автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка концепции, принципов и процессов повышения эффективности интегрированной системы машин, агрегатов и приборов теплоснабжения производств электронной техники

На правах рукописи

Пасков Василий Викторович

Разработка концепции, принципов и процессов повышения эффективности интегрированной системы машин, агрегатов и приборов теплоснабжения производств электронной техники

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы

(приборостроение)

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 2003г.

Работа выполнена на кафедре "Промышленная экология" при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете).

Научный консультант : доктор технических наук, профессор,

Каракеян В.И.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Кандыба П. Е. Доктор технических наук, профессор Лаврищев В. П. Доктор технических наук, профессор Редько И. Я.

Ведущая организация: ОАО "Концерн "Научный центр",

г. Зеленоград.

Защита диссертации состоится "_"_2003 г.

в _часов на заседании диссертационного совета Д.212.134.04 при

Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу : 124498 , Москва , Зеленоград , МИЭТ(ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ (ТУ). Автореферат разослан "_"_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Острота экологических проблем в современном мире, настоятельная необходимость всемерного ресурсосбережения послужили основанием для резкого роста интереса к процессам повышения эффективности производства тепловой энергии.

В известной триаде мироустройства: материя - энергия — информация энергия, ее получение, трансформация есть способ технически цивилизованного обеспечения жизнедеятельности общества при минимизации воздействия на биосферу. В данном случае мы имеем два разнохарактерных вида потребителей - ЖКС (жилищно-коммунальный сектор) города и ПЭТ (предприятия электронной техники), имеющих свои специфические требования к теплообеспечению, вынужденных волею обстоятельств обеспечиваться теплом от единой интегрированной системы и быть взаимозависимыми в этой системе.

В настоящее время в мире слбжились два принципиально различных подхода к развитию энергетики и теплоснабжения: централизация и децентрализация.

В России, полностью обеспеченной всеми видами углеводородного топлива, созданы и эксплуатируются мощнейшие в мире ТЭЦ и системы транспорта, распределения тепловой энергии и, таким образом, имеются потенциальные возможности для развития обеих стратегий. Поэтому в регионах с исторически сложившимися централизованными системами теплоснабжения (Москва, С-Петербург и др.) актуальной становится задача повышения их энергетической, экономической и экологической эффективности.

В настоящее время суммарная годовая реализация тепловой энергии в нашей стране составляет 2060 млн. Гкал, на что расходуется 400 млн.т условного топлива. По экспертной оценке теготопотребление России к 2010 году должно составить 2700-3100 млн. Гкал/год, в том числе: промышленность- 1200-1300 млн. Гкал/год; жилищно-коммунальный сектор - 900-1100 млн. Гкал/год; сельскохозяйственные объекты -600-700 млн. Гкал/год. Рост тепловой нагрузки промышленности в рассматриваемый период с большой степенью вероятности будет происходить за счет обновления и реконструкции действующих предприятий или строительства новых в зоне действия теплофикационных систем.

Важнейшим аспектом теплоэнергетики является экологический, т.к. производство тепловой энергии на основе органического топлива связано с негативным воздействием на окружающую среду. При этом в

з

зависимости от вида топлива в атмосферу выбрасывается сернистый ангидрид (БОз), оксиды азота (ИОх), окислы углерода (СО и ССЬ) и зола. Объемы выбросов в атмосферу от источника тепла достигают в настоящее время порядка 25% валового объема выбросов от всей промышленности в стране.

Помимо загрязнения атмосферы производство тепла связано с потреблением воды и нередко со сбросом засоленных сточных вод в природные источники воды. Доля энергоисточников в этих стоках оценивается величиной около 5% от общей величины загрязненных стоков промышленности.

Вышесказанное позволяет заключить, что для централизованного теплоснабжения характерны два важных качества: повышение уровня экологической безопасности и создание благоприятных условий для топливосбережения.

Применительно к городам, основанным на базе наукоемких и высокотехнологичных производств, следует добавить, что их характерной особенностью является тесная связь систем жизнеобеспечения предприятий с общегородской инженерной инфраструктурой. Поэтому режим работы централизованного теплоснабжения оказывает непосредственное влияние также на качество внутренней среды производств, а следовательно и на выход годной продукции, в связи с чем при имеющихся значительных мощностях систем централизованного теплоснабжения в условиях жестких технологических и бюджетных ограничений любое повышение их эффективности приведет к ощутимым положительным результатам как для предприятий микроэлектроники, так и для населения. Неслучайно поэтому, г.Зеленоград вошел в состав российских энергоэффективных демонстрационных зон в рамках проекта Европейской экономической комиссии ООН "Энергетическая эффективность - 2000", который предполагает создание экономического и правового механизма, а также технических средств, способствующих успешной реализации энергосберегающих технологий.

В общем случае задача оптимизации систем теплоснабжения представляет большую методическую сложность в связи с тем, что эти системы, являющиеся подсистемами больших систем энергетики, непрерывно развиваются во времени и характеризуются многофакторной зависимостью технологических, экономических и экологических показателей как от схемы, состояния оборудования и режима работы системы централизованного теплоснабжения, так и от структуры оборудования и режима работы энергетической системы в целом.

В свете сказанного становится необходимым исследование любого

энергетического предприятия как составной части окружающей человека среды, являющей как источником, так и приемником потоков веществ и энергии, участвующих в процессах.

Актуальность проблемы, таким образом, состоит в том, чтобы предложить такую научно-техническую концепцию теплоснабжения, которая учитывала бы весь комплекс процессов гидродинамики, тепло- и массообмена в веществах и энергии при их движении через систему «окружающая среда - энергопредприятие - окружающая среда». Такой подход предполагает разработку и теоретическое и методическое обеспечение новых схем теплоснабжения, процессов подготовки тепловырабатывающих агрегатов, автоматизацию процессов регулирования, способных обеспечить необходимую тепловую и гидравлическую устойчивость и надежность функционирования системы, гарантирующих оптимальные технико-экономические и экологические показатели в процессе ее эксплуатации.

Объектом исследования является система интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.

Предметом исследования являются процессы повышения эффективности системы интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы Европейской экономической комиссии ООН «Энергетическая эффективность -2000» (Зеленоград аттестован ЕЭК ООН, Минэнерго и Миннауки РФ в 1994 г. в качестве Демонстрационной зоны высокой энергетической эффективности, при этом Предприятие ГУЛ «Мостеплоэнерго» в г.Зеленограде было решением Префекта Зеленоградского административного округа г.Москвы определено в демзоне в качестве головного), а также проекта Глобального Экологического фонда ООН ГЭФ/ПРООН ТШ8/96/СЗ1 «Создание условий для сокращения основных барьеров на пути энергоэффективности в российском жилищном хозяйстве и теплоснабжении». Проект реконструкции и модернизации системы теплоснабжения г.Зеленограда вошел в состав программы «Совместного осуществления проектов - инициатива США», на основе чего был получен и реализован грант Агентства международного развития США (1994-96 г.г.) по автоматизации 20-ти ЦТП в районе Крюково г.Зеленограда со сведением их в АСУ ТП района теплоснабжения.

В соответствии с распоряжением Премьера Правительства Москвы и Министерства науки и технологий РФ от 15.01.98 № 36-РП-6 об утверждении «Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве» шесть научно-технических проектов из 42 были на конкурсной основе включены в программу от Зеленограда и осуществлялись инженерной службой Предприятия ГУП «Мостеплоэнерго» в ' г.Зеленограде в содружестве с МИЭТ, ГНЦ РФ — НПК «Технологический центр», Институтом высоких температур РАН, Российской Академией архитектуры и строительных наук, другими организациями.

В настоящее время научные исследования и инновационная деятельность в области энергоэффективности проводятся в рамках «Городской программы по энергосбережению на 2001-2003 гг. в г.Моск-ве», утвержденной Постановлением Правительства Москвы 09.10,01 №912-ПП, в которой имеются адресные поручения Предприятию ГУП «Мостеплоэнерго» в г. Зеленограде по НИОКР и инновационным проектам.

Целью работы является разработка обобщающей научно-технической концепции интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора, определение на основе системного анализа стратегии энергосбережения, установление закономерностей и зависимостей гидродинамических, тепло- и массообменных процессов в элементах системы, создание научных и инженерных методик оптимизации схем выработки и транспорта тепла по технико-экономическим и экологическим критериям.

Реализация поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

- критический анализ применяемых схем теплоснабжения предприятий электроники и жилого сектора и практикуемых подходов к подготовке теплопроизводящих агрегатов, в значительной степени определяющих тепловую и гидравлическую устойчивость системы и ее технико-экономические и экологические показатели;

-разработка обобщающей научно-технической концепции ■«

теплоснабжения, учитывающей весь комплекс процессов в технологических средах на их пути из окружающей среды через РТС в окружающую среду и рассматривающей станцию как неотъемлемый элемент этой системы. 4

- системный анализ процессов производства тепловой энергии, выработка стратегии повышения энергоэффективности и энергосбережения на основе системы энерго-экологического менеджмента, определение доминирующих технологий и мероприятий по энергосбережению в элементах интегрированной системы теплоснабжения;

- теоретическое исследование проблемы стабилизации гидравлических режимов работы тепловых сетей, научно-методическое обеспечение подготовки теплоносителя, экспериментальная проработка новых технологических схем теплоснабжения и оптимизация температурных графиков работы тепловых сетей по параметрам стабилизации и минимизации расходов воды;

- теоретические, экспериментальные и производственные исследования процессов химической промывки теплоэнергетических агрегатов и разработка эффективного моющего средства и процесса эксплутационной промывки котлоагрегатов, повышающей их долговечность, надежность, экономичность и экологичность;

- теоретическое и экспериментальное исследование экологических аспектов теплоснабжения, анализ материального баланса РТС, разработка технологии и агрегатов для обезвреживания промывочных растворов и выработка рекомендаций по снижению отрицательного воздействия выбросов и сбросов в окружающую среду;

экономический анализ и обоснование предлагаемых схем теплоснабжения и процесса химической промывки теплопроизводящих агрегатов, обеспечивающих соответствие затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники, разработка рекомендаций по повышению экономической эффективности предлагаемых решений. Научная новизна работы состоит в следующем: разработке обобщающей научно-технической концепции интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора, рассматривающей энергетическое предприятие одновременно как часть окружающей человека среды и как основной объект, обеспечивающий требуемое качество параметров микроклимата для высоких технологий микроэлектроники, которая составляет научную основу для проектирования новых и модернизации действующих систем;

- дальнейшем развитии научных представлений о стабильном теплоснабжении и научно-методическом обеспечении процессов работы водоподготовительных агрегатов;

теоретической разработке, исследовании и внедрении процесса промывки водогрейных агрегатов, установлении сопутствующих этому закономерностей массообмена с выявлением режимов операции и создании инженерных методик расчетов конструктивно-технологических параметров машин и агрегатов системы теплоснабжения;

синтезе нового высокоэффективного технического моющего

средства, обладающего уникальными очищающими свойствами и сильнейшей комплексообразующей способностью;

- разработке технологии очистки отработанного моющего раствора, позволяющей более чем в два раза снизить дозу извести в очищенной воде;

- разработке на основе анализа материального баланса предприятия методики технико-экономического и экологического обоснования предложенных высокоэффективных процессов и схем, обеспечивающих приемлемое соотношение экономических и экологических показателей при соответствии затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники.

Научная новизна и значимость предложенных автором диссертации концепций, принципов и методов подтверждена полученными автором патентами на объекты интеллектуальной собственности (№ 2117878, № 2000103 999/04 (004290)2000, №2117875, №2185426).

Практическая значимость. В результате проведения цикла теоретических и экспериментальных исследований разработаны научно-методические рекомендации по расчету комплекса гидродинамических, тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения, позволяющих создать основу процесса производства тепловой энергии для целей кондиционирования воздуха, отопления и горячего водоснабжения, имеющие практическую значимость, а именно:

1. Научно-техническая концепция теплоснабжения, позволяющая при эксплуатации и модернизации действующих и проектировании перспективных систем учитывать весь комплекс процессов в потоках теплоносителя и энергии на всем пути их преобразования, что обеспечивает эффективность работы по основным параметрам.

2. Система энерго-экологического менеджмента интегрированного теплоснабжения, включающая мониторинг, планирование и реализацию наиболее эффективных мероприятий и технологий по энергосбережению, обеспечивающая снижение затрат топлива на 15-20 %, воды на 25 %, сокращающие трудоемкость обслуживания на 20 %, увеличивающие периоды межрегламентных работ в 2 раза, долговечность агрегатов в 2 раза.

3. Научно-методические рекомендации по расчету комплекса гидродинамических и тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения, обеспечивающих выработку теплоты в соответствии с технологическими и санитарно-гигиеническими требованиями, обеспечивающие сокращения сроков проектирования в 1,5-2 раза.

4. Инженерные методики, алгоритмы и программы машинного расчета систем водоподготовки, процесс промывки водогрейных агрегатов,

процесс и агрегаты обезвреживания промывочных растворов, значительно уменьшающие количество экологически вредных сбросов и обеспечивающие экономию газа в 2002 г. на 4-х котлах на сумму 7734900 руб/год и экономию электроэнергии в 2002г. на 4-х котлах на сумму 1574900 руб/год.

5. Практические рекомендации по технико-экономическим и экологическим аспектам теплоснабжения, позволяющие определять соотношение выгод и затрат от внедрения предложений автора, полученные автором патенты на способы закрытия системы централизованного теплоснабжения и обеспечения ее нагрузки, а так же способы приготовления технического моющего средства и обезвреживания промывочных растворов.

6. Синтезированное новое высокоэффективное техническое средство обеспечивает предотвращение вторичной сорбции на обрабатываемой поверхности, достаточно простую утилизацию и нейтрализацию вторичных продуктов реакции, снижение количества и агрессивности примесей в водной среде.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично. Главными из них являются:

-разработка обобщающей научно-технической концепции интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора;

-дальнейшее развитие научных представлений о стабильном теплоснабжении и научно-методическом обеспечении процессов работы водоподготовительных агрегатов;

-теоретическая разработка, исследование и внедрение процесса промывки водогрейных агрегатов;

-создание инженерных методик расчетов конструктивно-технологических параметров машин и агрегатов системы теплоснабжения;

- разработка научно-методических рекомендаций по расчету комплекса гидродинамических и тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения;

-разработка на основе анализа материального баланса предприятия методики технико-экономического и экологического обоснования предложенных высокоэффективных процессов и схем, обеспечивающих приемлемое соотношение экономических и экологических показателей при соответствии затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники;

- создание технологии очистки отработанного моющего раствора;

- автор диссертации принимал активное участие в разработке технических условий на ЦТП-1 и проекта (шифр 2390-106 от 25.05.2000)

Центрального теплового пункта (ЦТП-1), методик изготовления и испытаний нового высокоэффективного технического моющего средства (ТУ2332-310-05808-008-98 изм.№1), разработке технического регламента химической промывки водогрейных котлов с использованием ТМС.

Достоверность результатов. Достоверность достигнутых результатов, разработанных физических и математических моделей подтверждена отсутствием противоречий исходных положений известным законам гидродинамики и тепло- и массообмена, обусловлена проверками на адекватность по экспериментальным данным и сравнением со сведениями зарубежных исследователей. Экспериментальные исследования проводились на современном отечественном и зарубежном оборудовании, а также на специально разработанных установках. Адекватность полученных инженерных методик подтверждается аналитическими расчетами и техническими испытаниями. Свидетельством возможности практического применения результатов работы является их успешное использование на многих предприятиях электроники и теплоэнергетики, а также в организациях и службах жизнеобеспечения различных населенных пунктов и при разработке градостроительной документации.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в следующие объекты и процессы:

-при разработке (в соответствии с техническим заданием МТЭ от 10.10.97) технических условий на ЦТП-1 № 290 от 04.02.2000 и проекта (шифр 2390-106 от 25.05.2000) Центрального теплового пункта (ЦТП-1) в 1-ом Микрорайоне г. Зеленограда, предназначенном для теплоснабжения Центрального конструкторского бюро "Дейтон", ФОК "Импульс", жилых домов №№ 101,106, 107, школ №№ 804, 842, д/сада № 214;

-при промышленном изготовлении в соответствии с ТУ2332-310-05808-008-98 нового высокоэффективного технического моющего средства (ТМС) (новизна защищена патентами №№ 2000103 999/04 (004290)2000, 2185426), внедренного в ОАО "Редкинский опытный завод" Российская Федерация;

-при создании "Основных правил безопасной работы с ТМС (ТУ 2332-310-05808008-98 изм. №1)", при разработке "Технического регламента химической промывки водогрейных котлов (ПТМВ-100, КВГМ-100)", а также в промышленную эксплуатацию при промывке котлов типа ПТМВ-100 и КВГМ-100 на РТС-1, РТС-2, РТС-3, РТС-4 в соответствии с "Методикой химической промывки водогрейных котлов" от 7.09.2002 г;

- в учебный процесс Московского государственного института электронной техники (технического университета) в качестве основы учебно-методических разработок по дисциплинам "Теоретические основы

защиты окружающей среды", "Процессы и аппараты защиты окружающей среды" и "Экономика природопользования и природоохранной деятельности".

На защиту выносятся:

- обобщающая научно-техническая концепция интегрированной системы централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора;

- теоретические основы перевода централизованного теплоснабжения с открытой на закрытую технологическую схему как научной базы нормализации основных параметров микроклимата в производствах электронной техники и жилом секторе;

- научно-методические рекомендации и инженерные методики по расчету и подбору водоподготовительных агрегатов для перевода системы с открытой на закрытую технологическую схему;

- математические модели и технологический процесс промывки водогрейных агрегатов, технология и агрегаты обезвреживания промывочных растворов и практические рекомендации по повышению надежности, экономичности и экологичности системы теплоснабжения;

- принципы построения и универсальная система автоматизации теплового пункта;

- технология синтеза нового высокоэффективного технического моющего средства на основе комбинации сульфатомалеиновой и серной кислот;

- методика оценки коррозийного воздействия ТМС на конструкционные материалы котлоагрегатов;

- промышленная технология промывки котлоагрегатов;

- технико-экономическое и экологическое обоснование схемно-технологических решений, обеспечивающих соответствие затрат тепловой энергии климатическим условиям и требованиям производств электронной техники;

- результаты внедрений материалов диссертационной работы при разработке технических условий на ЦТП-1, при промышленном изготовлении нового высокоэффективного технического моющего средства, в процесс промывки котлоагрегатов с применением ТМС на основе сульфомалеинового ангидрида.

Апробация работы. Работа выполнялась в рамках ФЦП «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре в Российском союзе энергоэффективности (Москва, апрель 1996г.), расширенных техсоветах УТЭХ Правительства Москвы

и

(февраль, июнь 1997г), выставке-семинаре «Москва-Энергоэффективный город» (Москва, апрель, октябрь 1997г.), международной конференции "Социальные проблемы энергосбережения" (Челябинск, июнь, 1997 г.), международном семинаре "Финансовый инжиниринг" (Санкт-Петербург, июнь, 1997 г.), международной конференции по совместному осуществлению проектов (инициатива США) по вопросам энергосбережения и экологии (Прага, апрель, 1996г.), академических чтениях в Российской академии архитектуры и строительных наук (Москва, июль, 1997 г.), конференции по энерго-сбережению и защите окружающей среды (Копенгаген, август, 1997 г.), XII конференции и выставке «Москва - энергоэффективный город» (Москва, октябрь, 1999г.), на Международной научно-практической конференции «Малая энергетика - 2002» (ноябрь 2002г.), на расширенном заседании кафедры промышленной экологии МИЭТ (Москва, январь 2003 г.),

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 35 опубликованных работах, в том числе получены 4 патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 229 наименований и приложений. Общий объем составляет 398 страниц, в том числе 387 страниц основного текста, 76 рисунков, 47 таблиц и 4 приложения.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект, предмет, цели и задачи исследования, сформулированы основные результаты, обладающие научной новизной и практической значимостью, даны общая методология работы и характер ее апробации, а также приведена структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу систем теплоснабжения как элемента инфраструктуры производств электронной техники. Рассматриваются основные технологические схемы централизованного теплоснабжения (открытые и закрытые) и приводятся их сравнительные технико-экономические показатели, а также современное состояние проблемы интегрированного теплоснабжения предприятий электронной техники (ПЭТ) и жилищно-коммунального сектора (ЖКС) и отмечается, что неудовлетворительное состояние внутрипроизводственной среды ПЭТ, низкие эксплуатационные показатели тепло- и водообеспе-чивающего оборудования, перерасход тепла и воды в первую очередь связаны с органическими недостатками существующих открытых систем.

Различные аспекты эффективности теплоснабжения разрабатывались многими исследователями. Так основной причиной неустойчивости

тепло- и водоснабжения специалисты считают колебания фактических расходов сетевой воды на горячее водоснабжение. По данным натурных исследований приведенных Е.Ф. Бродским, Ю.Д. Бородкиным, Н.Г. Дворецковым, В.А. Шмидтом и др., эти цифры выглядят соответственно: 70 - 132, 106 - 154, 101 - 124, 80 - 120 л. чел/сут. Такое положение является следствием отсутствия индивидуального учета потребления горячей воды, низкого качества проектирования, монтажа и эксплуатации систем горячего водоснабжения, а также несовершенства схем их присоединения к тепловым сетям и методов регулирования тепловой нагрузки.

В работах Е.Я. Соколова, И.Ф. Ливчака, Н.К. Громова и др. отмечается, что в целях сокращения расходов тепла на горячее водоснабжение, целесообразно снизить температуру горячей воды с 65°С по требованиям санитарных органов до 50-55°С. Целесообразность и необходимость этого подтверждается многолетней практикой проектирования и эксплуатации систем горячего водоснабжения за рубежом, где, в последние годы предлагается снижение расчетной температуры горячей воды даже до 45°С.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение зависит от режима регулирования и совершенства схем присоединения систем к тепловым сетям. Вопросам разработки и исследования режимов отпуска тепла и схем присоединения горячего водоснабжения к тепловым сетям посвящены работы JI.K. Якимова, С.Ф. Копьева, Н.М. Зингера и др.

Разработке схем присоединения подогревателей горячего водоснабжения и исследованию режимов их работы посвящены работы A.A. Пивоварова, М.С. Закатовой, К.С. Андреевой и др. Важнейшим этапом в создании и совершенствовании методов расчета закрытых систем является разработка проф. Е.Я. Соколовым метода расчета переменного теплового режима оборудования абонентских установок с помощью безразмерных характеристик теплообменных агрегатов.

Наряду с технологическими особенностями схем присоединения потребителей на расчетный расход сетевой воды значительное влияние оказывают тепловые и гидравлические режимы работы тепловых сетей. Оптимизация режимов работы мощных систем теплоснабжения является предметом исследований В.Я. Хасилева, Б.М. Кагановича, H.H. Разумова, Б.А. Локшина, С.А. Чистовича и др.Существенный вклад в фундаментальные исследования в области котлостроения, решение проблем экологизации теплоэнергетического оборудования внесли ученые и специалисты Всероссийского научно-исследовательского теплотехнического института (ВТИ) Ольховский Г.Г., Тумановский А.Г. и др.

Проблеме исследования влияния аэротермодинамических

характеристик водовоздушных коммуникаций и систем кондиционирования воздуха производств электронной техники, а также автоматизации процессов обработки технологической информации посвящены работы В.И. Ушакова, В.М. Редина, В.И. Каракеяна, A.M. Терещенко, Н.Д. Дубового и др., создавших научную концепцию технологической экологии микроэлектроники, ставшей методологической базой проектирования, строительства и рациональной эксплуатации чистых производств.

С учетом современного состояния интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной технологии и их специфики следует признать, что наиболее эффективным способом повышения его надежности и качества является перевод тепловых сетей на закрытую систему при соответствующих технических решениях для различных модификаций тепловых пунктов и с учетом повышенного температурного графика. Нам представляется целесообразным создание комбинированной системы теплоснабжения, предполагающей использование положительных качеств открытой и закрытой схем, и предусматривающей секционирование сетей, их гидравлическую изоляцию, аккумулирование и ограничение расхода горячей воды, ее деаэрацию и умягчение, снижение расхода металла и оптимизацию режимов работы источников теплоты и тепловых сетей.

Энергетическая эффективность теплоснабжения оценивается по расходу топлива, поэтому независимо от технологической схемы эксплуатационные показатели системы централизованного теплоснабжения в значительной степени определяются состоянием водогрейных котельных - главного элемента РТС, производящего тепло одновременно для ПЭТ и ЖКС; экономия топлива характеризует также эколо-гичность процесса, т.к. определяет количество выбросов в атмосферу.

Опыт эксплуатации водогрейного оборудования показывает, что его надежность в значительной мере определяется частотой отказов различных элементов, причиной возникновения которых являются накипные отложения. Для удаления отложений котельные агрегаты подвергаются промывкам, различающимся по технологии, применяемым реагентам, безопасности и т.д., анализ которых указывает на такие их общие недостатки, как значительные объемы кислых стоков, образование свищей, низкое качество пассивации внутренних поверхностей и т.д.

Важнейший аспект теплоснабжения - экологический. Рассмотрены основные источники загрязнения окружающей среды, представленные в основном сточными водами ВПУ и котлоагрегатов и выбросами в атмосферу окислов азота и углерода.

Таким образом, исходя из состояния и перспектив отечественного рынка тепловой энергии и исторически сложившейся стратегии развития централизованного теплоснабжения, обладающего рядом преимуществ экономического и экологического характера по сравнению с автономными системами, а также в результате анализа ситуации в отечественном теплоснабжении вообще и на предприятиях электроники в частности представляются обоснованными основные стратегические направления в развитии систем централизованного теплоснабжения, продиктованные необходимостью решения проблем технологического, экономического и экологического характера.

1. Ревизия научно-технической концепции централизованного теплоснабжения, разработанной в 40-50 г.г. и действующей практически до настоящего времени, т.к. ее реализация связана со значительными расходами воды, топлива и энергии и не отвечает современному этапу развития градостроительства и производств электронной техники, имеющимся широким возможностям автоматизации и компьютеризации процессов, а также необходимости решения важных экологических задач.

2. Разработка новой научно-технической концепции централизованного теплоснабжения, как элемента инфраструктуры промышленного города, рассматривающей энергетическое предприятие одновременно как искусственно созданную часть окружающей человека среды и как основной объект, обеспечивающий требуемое качество воздуха в прецизионных технологиях, что составляет научную основу для проектирования новых и модернизации действующих систем.

3. Реализация комплекса мероприятий эксплуатационного и схемнотехнологического характера, включающего согласование режимов функционирования водоподготовительного и подпиточного оборудования с фактическими расходами горячей воды у потребителей, повышение качества водоподготовки; оптимизацию температурных и гидравлических режимов сетей; повторное использование теплового потенциала воды после систем кондиционирования; автоматизацию управления теплопотреблением абонентов; перевод тепловых пунктов с открытой схемы на закрытую; повышение надежности работы котельного оборудования за счет более эффективных средств его химической промывки, разработка технологии и оборудования обезвреживания промывочных растворов, позволяющих повысить экономичность и экологичность системы в целом.

Вторая глава содержит стратегию и теоретические основы интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки. Россия сегодня является одной из

ведущих энергетических держав мира, однако эффективность использования первичных источников и преобразованных видов энергии, экологичность процессов ее производства и распределения в стране крайне низка (1300 кг у.т. против среднемировых 450 кг у.т. на 1000$ ВВП). Поэтому проблемы энергосбережения и сопутствующие им проблемы охраны окружающей среды являются в ближайшей перспективе исключительно актуальными.

Система централизованного теплоснабжения в Зеленограде объединяет 4 районных тепловых станции с водогрейными и паровыми котлами, водоподготовительными установками в работе на единую городскую тепловую сеть, что повышает надежность системы теплоснабжения. При этом пятая часть системы работает по закрытой схеме с независимым присоединением або-нентов, большая же часть потребителей присоединена пока по открытой схеме. Размещение ПЭТ в Зеленограде осуществлялось после создания открытой системы теплоснабжения с соответствующими теплогенерирующими мощностями, централи-зованной водоподготовкой и тепловыми сетями. ПЭТ размещены в промзонах на концевых участках теплосетей, что ставит этих потребителей в более сложные условия с точки зрения теплообеспечения.

Современная концепция интегрированной системы централизованного теплоснабжения должна исходить из прогнозируемых перспектив развития энергетики, учитывать специфические особенности высокотехнологичных производств и обеспечивать достаточно эффективное с точки зрения технических, экономических и экологических показателей производство тепла одновременно для предприятий электроники и жилищно-коммунального сектора.

Для создания целостной картины экономически и экологически эффективного производства представляется целесообразным разделить весь комплекс процессов выработки и транспорта тепла на три крупных взаимосвязанных блока, что продиктовано необходимостью экологически замкнуть весь цикл движения веществ и энергии из окружающей среды через РТС и снова в окружающую среду (рис.1.). При этом технико-экологический комплекс параметров и характеристик компонентов цикла на входе в РТС £АВХ должен быть экологически эквивалентен аналогичному комплексу на выходе ХАН1,|х, т.е. необходимо соблюсти соотношение £АВЫХ < ЕАВХ . Последнее неравенство по своей сути является признаком устойчивого развития, которое в общем виде может быть описано производственной функцией £ (К, Ь, Р, I) <= Г,+|(К, Ь, Р, I), где

К, Ь, Р, I - финансовые, трудовые, топливные и институциональные ресурсы в моменты времени I и И-1.

В свете сказанного содержание системы, представленной на рис. 1. следует трактовать следующим образом.

Топливо + воздух+э/э

К

С

н +

С

я <

м

р г

Совокупность термо-газо-массо-гидродинамических и физико-химических процессов в системе теплоснабжения

I «

■А ¡т

Ю С

о. Ч

ь «

в

с; к г

о

и

1 4

1П,п Комплекс 2ПК ЕП„

Рис. 1. Структурная схема экологически замкнутого процесса выпаботки тепла.

Комплекс 1АВХ включает в себя показатели воды ЕП| , газа ЕП2 и химических реагентов £ПХ перед входом в РТС со всеми их физическими, химическими, аэро-, гидро- и термодинамическими характеристиками.

Комплекс £ПК предполагает процессы между потоками веществ и энергии в котлоагрегате, комплекс £Пвпх - взаимодействия в ходе водоподготовки и химической промывки котла, а 1П0 - все процессы но очистке выбросов и сбросов до санитарных норм.

Комплекс ХАвых = ЕПТ + 1ПЖ + Шг имеет ввиду параметры выбросов и сбросов после их обезвреживания с их санитарно-экологическими характеристиками, обусловливающими необходимость или целесообразность реализации процессов обезвреживания от жидких £ПЖ , твердых ЕПТ и газообразующих 1ПГ примесей с учетом экономических факторов этой проблемы. Заметим, что все процессы, необходимые для выработки тепла, объединены в комплекс ХПрхс , что

свидетельствует о многообразии факторов, определяющих эффективность технологии.

По мнению автора, весь спектр факторов, составляющих систему экологического обеспечения, должен комплектоваться одновременно для всех трех блоков. При этом обязательное условие состоит в том, что выходные параметры 1-го блока должны быть входными для 2-го, а выходные параметры 2-го блока - начальными для 3-го блока, и в итоге выходные параметры 3-го блока должны быть не хуже входных 1-го блока.

С включением комплекса 2АВЫ, система теплоснабжения приобретает замкнутость, что приближает ее к примеру программно-целевого принципа в экономике. Многофакторный характер анализа предполагаемой концепции требует системного подхода к интегрированному теплоснабжению, который позволяет определить доминирующие мероприятия и технологии, обеспечивающие наибольший энергосберегающий, а следовательно экономический и экологический эффект.

Системность работы определила неразрывность схемных и технологических решений по теплогенерирующему, насосному и котельно-вспомогательному оборудованию на теплоисточниках, обеспечению гидравлической устойчивости и эффективности работы тепловых сетей и термотрансформирующих устройств на них - ЦТП и ИТП у абонентов. Осуществление перевода потребителей тепловой энергии с открытой системы на независимое подключение в соответствии с положениями Генерального плана Зеленограда в условиях реконструкции городской застройки в старой части города поставило ряд задач, решение которых потребовало теоретического осмысления и масштабной практической работы. Реализация стратегии энергосбережения при производстве и транспорте тепловой энергии может быть успешной при внедрении в систему механизма энергоэкологического менеджмента (СЭЭМ), схема функционирования которого представлена на рис.2.

Рассмотрение системы энергоэффективных мероприятий и технологий в системе теплоснабжения от РТС-2 г.Зеленограда с определением интегральных весов дерева целей методом индивидуальной экспертной оценки позволило признать приоритетными задачами следующие:

- перевод интегрированной системы теплоснабжения с открытой технологической схемы на закрытую;

внедрение прогрессивных методов химической подготовки котлоафегатов;

снижение экологического ущерба окружающей среде.

При переводе системы теплоснабжения с открытой схемы на закрытую возникает задача регулирования и оптимизации температурных и гидравлических режимов сетей, решение которых базируется на дифференциальных уравнениях неразрывности потока (1), переноса теплоты (2), переноса массы(З) и переноса количества движения(4).

дх

а

Эр

—+И',

ас х

5с_ 9т

дс_ дх

дс

дн>7

— + ^х

дх х дс

ду дм.

до до ду дт. & д1

.Эуух дт дыг. -р(-+ —+-)•

дх ду дг

а

дх дс

+ и» — + — = аУ I"

Эу

дг

дг дх ду

, д2 wz

х +"у ^)■-~ №+НО дх. ду дг дг

дх2

+ —) = ОУ'С" д2 wz „

дг1

(1) (2)

(3)

(4)

Регулирование современных систем теплоснабжения выполняется по уравнениям, описывающих работу теплообменных агрегатов в нерасчетных условиях, т.к. заранее неизвестна разность температур теплообменивающихся потоков.

Задача облегчается при использовании тепловых характеристик теплообменников в виде 0 =£-\Ум -V, где е - коэффициент эффективности; \УМ = (0-с)м - меньшее значение эквивалента расхода теплообменивающихся потоков, Дж/(с-к) или ккал/(ч°С); в - расход теплоносителя, кг/с или кг/ч; с -теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг-к) или ккал/(кг°С); V =тг 12 -максимальная разность температур между греющим и нагреваемым теплоносителями; тг температура греющего теплоносителя; 12 - температура

Рис.2. Схема функционирования энерго-экологического менеджмента.

19

нагреваемого теплоносителя. В предположении линейной зависимости между температурами греющей и нагреваемой среды и пренебрегая влиянием скорости воды на коэффициент теплопередачи после соответствующих математических действий получены расчетные уравнения для качественного, качественно-количественного и количественного регулирования тепловой нагрузки при различных ее видах для наиболее распространяемых характеристик систем и схем абонентских вводов.

В результате анализа действующих схемно-технологических решений, расчетной и экспериментальной оценки их достоинств и недостатков была предложена и реализована независимая интегрированная система машин, агрегатов и приборов централизованного теплоснабжения ПЭТ и ЖКС, представленная на рис.3. Предлагаемая закрытая схема реализует полностью двухтрубную систему, что позволяет практически без дополнительных ассигнований довести РТП до оптимальных мощностей с точки зрения технико-экономических показателей, управляемости, кратности водообмена в локализованных участках, возможности качественного обеспечения предприятий микроэлектроники и других абонентов. Снижение удельных расходов сетевой воды обеспечивается последовательным подключением установок кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения на абонентских вводах, что позволяет стабилизировать расход воды на уровне расчетного значения.

Компенсация тепловой нагрузки горячего водоснабжения осуществляется за счет повышения температуры подаваемой воды по сравнению с требуемой по отопительному графику (рис.4).

При качественном регулировании открытой системы по отопительной нагрузке получим для температуры обратной воды.

Т02 = V + Д1-0-(й . (5)

Температура подаваемой в распределительную сеть воды Т01

равна:

То, = и, + М'о ■( 0,Р)°'8 + ( 5тЬ - ) • Й , (6)

где Тоь Т02 - температуры поступающей на отопление и обратной воды, °С; Р - расчетная температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С; Д^ - температурный напор нагревательного прибора при расчетном режиме, °С; С)о - относительная отопительная нагрузка; 8т'о = т'о! -т'02; т'оь т'02 - расчетные температуры воды в подающем

и обратном трубопроводах сети, °С; 9' = т'оз - Тщ - расчетный перепад температур теплоносителя в нагревательных приборах, °С.

При Tq2 < tr температура воды, поступающей в отопительную систему toi и после нее T02 определяется по тем же уравнениям (1) и (2), а температура воды в обратном трубопроводе перед установкой горячего водоснабжения Т2 = tr. Но так как температура воды после циркуляционной линии системы горячего водоснабжения снижается на величину Atu, то температура воды, возвращаемой на РТП от потребителей, будет при тог > tr, равна ( тоз - Atu ), а при тог < tr равна ( tr - Atu).

В этом случае температура воды в подающем трубопроводе определяется из следующего уравнения Ii = То: +(tr-Atu).

При центральном качественном регулировании температура воды в подающем трубопроводе внешних тепловых сетей Т]ВН и температура греющей воды после подогревателя верхней ступени Т2т может быть определена с помощью следующих уравнений:

т1вн = т1+ ' (7)

при условии, что разница температур между греющими и нагреваемыми потоками на выходе из подогревателя верхней ступени равна разности температур воды на входе в подогреватель нижней ступени

х — t I Qo ( Wo 1 _ , ч _ . f 2Т r 1} At" ' (8)

и при Т02 > tr

Q W 1

T*-T«+w/^Ti;-0-*1" ■ <9>

где: W -эквивалент расхода греющего теплоносителя через подогреватель верхней ступени, °С; Wo -эквивалент расхода нагреваемой вот

ды в подогревателе верхней ступени; W м-меныпее значение эквивалента

расхода теплоносителя через теплообменник верхней ступени; £,т -безразмерная тепловая производительность подогревателя верхней ступени. Температура греющей воды после подогревателя нижнеи ступени Т2вн определяется из следующего выражения:

подогреватели подпнточной воды, 8 - обратный магистральный трубопровод, 9 - насос сырой воды, 10 - регулятор расхода, 11 - иатрий-катионнтный фильтр, 12 - вакуумный деаэратор, 13 - трубопровод греющей воды, 14 - регулятор температуры воды после деаэратора, 15 - трубопроводы

охладителя выпара; 16 - конденсатопровод; 17 - бак-аккумулятор, 18 - обратный распределительный трубопровод; 19 - циркуляционный насос, 20-

подающнЛ трубопровод распределительной сети, 21 - регулятор о гопления, 22 - элеватор, 23 - система отопления; 24, 25 - подающий и циркуляционный трубопроводы системы горячего водоснабжения, 26 - регулятор температуры горячей воды, 27 - перемычка, 28 - регулятор температуры, 29 - регулятор давления "после себя", 30 - подпнточный насос

Рнс.З. Принципиальная схема системы теплоснабжения с независимым присоединением совмещенных распределительных трубопроводов отопления и горячего водоснабжения к магистральным тепловым сетям.

1 - в подающей линии тепловой сети; 2 - в системе отопления после элеватора; 3 - в обратном трубопроводе системы отопления; 4 - в системе горячего водоснабжения.

Рис. 4. График изменения температуры воды в тепловой сети, в отопительной системе и в системе горячего водоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха.

т, - т -1) о°)

2вн — 12т ^ г 1х/ >

г где: У/Срг - эквивалент расхода подпиточной воды через подогреватель

нижней ступени, средний за данные сутки недели; - температура холодной водопроводной воды, °С, 1г - температура воды горячего I, водоснабжения, °С.

Приведенные уравнения адекватны при двухконтурной открытой завключенной схеме в условиях локализации микрорайона.

При работе по параллельной схеме закрытой системы расход воды в распределительных тепловых сетях будет больше, чем при работе по последовательной схеме и определяется по зависимости:

С" _ (^О ' Рр гср н. (3 гв ср н. ....

реп.- кк~ + _ _ т ' и и

тгт02 5 Т,- Тц

где: дг.ср„ - средний расход теплоты на горячее водоснабжение за неделю, ккал/ч; ТКК02- температура обратной воды после систем отопления, рассчитанная для качественно-количественного режима работы систем отопления, °С; 1,2- коэффициент, учитывающий увеличение расхода теплоты на цели горячего водоснабжения в выходные дни; 5 - средняя температура холодной воды,°С; 0,ЗС)гв срн -расход теплоты на циркуляцию в системах горячего водоснабжения, ккал/ч; Тц=45 °С-температура воды после циркуляционных линий системы горячего водоснабжения, °С .

В случае корректировки температурного графика по суткам недели расход воды может быть также определен из уравнения(7), из которого следует, что расход воды в распределительной сети при параллельной схеме в значительной мере зависит от температуры подаваемой в сеть воды, в связи с чем необходимо максимально использовать теплообменное оборудование РТП для повышения ее температуры.

При последовательном подключении установок отопления и

ск

горячего водоснабжения расход сетевой воды, С 01, корректируется по выражению

г/к О т''~ (т'°2 ~ • °'85 ) • т I - * 02

01 ск

01 скорректированный расход воды в распределительной тепловой сети, м3/ч; Со1 - расчетный расход сетевой воды в распределительной тепловой сети без учета теплоотдачи регистров отопления ванных комнат, м3/ч; т'] - расчетная температура воды в подающей линии распределительной тепловой сети, °С; т'02 - расчетная температура воды после отопительной системы, °С; Д1'ц - расчетный перепад температур, срабатываемый в регистрах отопления ванных комнат, °С .

Определение необходимой площади поверхности нагрева водоподогревателя при заданной тепловой производительности, конструкции и известных температурах греющей и нагреваемой сред на входе в водоподогреватель и на выходе из него производится по формуле:

К Д1ср ' (13)

где: - тепловая производительность, Вт; К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2х°С); Акр - средняя разность температур греющего и нагреваемого теплоносителя, °С.

Потери давления воды в водоводяных и пароводяных подогревателях определяются по формуле:

Др = Дртр+Дрм+ ЕС) \ рп , (И)

где : Дртр - потери давления на трение, Па; Дрм.с. - потери давления в местных сопротивлениях, Па; X - коэффициент гидравлического трения ; / -длина одного хода подогревателя, м; ХС - сумма коэффициентов местных сопротивлений; П - число секций подогревателя, соединенных последовательно.

С учетом неравномерности потребления горячей воды ее расчетный расход для водоподогревательных установок Сподп на РТП (подогреватели подпиточной воды, фильтры химической очистки, вакуумные деаэраторы) определяется из выражения:

Сподп = 1,2-О^гв, (15)

Емкость баков-аккумуляторов на РТП должна устанавливаться из расчета аккумулирования горячей воды в ночные и утренние часы суток наибольшего потребления:

Убакртп= 6 • 1,2- 0СР'Н'ГВ , (16)

где : в0*5 Н гв определяется по СНиП.

Производительность насосов при этом составляет 1,20С'3'Нгв + вн у, где вн у - нормативные утечки.

Если емкость аккумуляторов недостаточна, производительность насоса сырой воды, теплообменников нижней ступени, фильтров ХВО и вакуумного деаэратора принимаются из расчета:

= ( в ну + 1,2 0'/.") -24 -Убакртп ; (17)

подп 18

где: 24 - число часов в сутках, ч; 1,2 - коэффициент учитывающий увеличение расхода горячей воды в сутки наибольшего водопотребления; Он.у. - нормативные утечки в тепловых сетях микрорайона, м3/ч; 18 -число часов, в которые в основном потребляют жители микрорайонов жилой застройки горячую воду в выходные и праздничные дни.

Суммарный расход теплоты Qmi исходя из рис. 2 в системе составляет:

Qmi = Qot + Qp + Qrec + Qxn, (18)

где: Qot = C-Gnp (tnp - tr) - расход теплоты в системе отопления; с-теплоемкость воды; Gn р - расход теплоносителя ; tn Р и tr - температуры теплоносителя и горячей воды у потребителя; QP= c-(GnP - Gnojn) (tr - tu); Gnojn - расход подпиточной воды; tu - температура воды после регистров отопления ванных И душевых; QrBC = C'GniMn (tr - tí) - расход теплоты в системе горячего водоснабжения; tx - температура сырой воды; Q™ = c-Gnp -Atn + (Gnp - Gnofln)-Ato - тепловые потери в сетях; Atn, Ato -снижение температуры воды в подающем и обратном трубопроводах.

Количество теплоты Qptc во внешнем контуре определяется из выражения:

Qptc = С-GpTC (tnv. - to«), (19)

где : Gptc - расход теплоносителя РТС; tn« , toM - температура в подающей и обратной магистралях РТС.

Таким образом непосредственный водоразбор позволяет реализовать полностью двухтрубную систему и укрупнить РТП до оптимальных мощностей с точки зрения технико-экономических показателей, гидравлической устойчивости и управляемости системы, необходимого качества воды и возможности качественного обслуживания как производств электронной техники, так и селитебных зон.

Особое внимание при строительстве РТП необходимо уделить резервированию подогревателей верхней ступени нагрева и подогревателей подпиточной воды, что может быть выполнено путем разделения подогревателей на два блока, способных работать по последовательной, параллельной схеме, а также изолированно друг от друга.

Производительность водоподготовки определяется емкостью баков-аккумуляторов, что необходимо учитывать при технико-экономическом обосновании альтернативных решений.

Предпочтительнее увеличивать емкости баков-аккумуляторов горячей воды, поскольку затраты на их строительство значительно меньше затрат на водоподготовительные установки и городские водопроводные коммуникации.

Расход теплоносителя РТС и суммарный расход теплоты в системе теплоснабжения микрорайона не могут соответствовать друг другу, т. к. расход подпиточной воды, подаваемой из городского водопровода через

подогреватели нижней ступени, не равен расходу подпиточной воды на горячее водоснабжение. Здесь важна роль элеваторов тепловых пунктов, расчет и подбор которых выполнен в работе.

Таким образом непосредственный водоразбор реализует полностью двухтрубную систему с оптимизацией мощностей РТП. Максимальное использование теплообменного оборудования снижает расход воды, а разделение подогревателей подпиточной воды на два блока решает вопрос их резервирования. Производительность водоподготовки целесообразно увеличивать за счет емкости баков-аккумуляторов горячей воды, а расход воды может быть увеличен при необходимости за счет изменения коэффициента смешения элеваторов путем расчета их сопел на больший напор.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований разработанной автором опытно-промышленной закрытой системы теплоснабжения ПЭТ и ЖКС от РТС-4. Магистральные тепловые сети работают по повышенному температурному графику (рис. 5) по схеме (рис. 6).

Программа экспериментальных исследований включала: ¡.Исследование фактических режимов потребления горячей воды в летний и отопительный периоды с целью разработки оптимальных режимов подачи водопроводной воды и ее аккумулирования.

72 72 85 98 111 123 5 123 5 123.5 Т|

Рис. 5. График среднесуточной температуры воды в подающем трубопроводе на выходе РТС

2. Определение характеристик теплообмена, деаэрации и подготовки подпиточной воды.

3. Исследование гидравлических и температурных режимов работы магистральных и распределительных тепловых сетей двухконтурной системы при различных температурах наружного воздуха за отопительный период и в летнее время.

4. Разработка и исследование систем автоматического ре^лиования теплопотребляющих установок абонентов с учетом особенностей их работы в различных технологических схемах.

5. Проведение мониторинга и балансовых испытаний двухконтурной системы с целью определения фактических расходов теплоты в системах отопления и горячего водоснабжения и сопоставление их с расчетными.

В результате выполнения программы экспериментов было установлено следующее.

1,2 - соответственно, подающий и обратный трубопроводы распределительной тепловой сети, 3- регулирующий клапан; 4 - элеватор, 5- система отопления, 6- регулятор отопления; 7- регулятор системы горячего водоснабжения, 8,9 - соответственно, подающий и обратный стояки системы горячего водоснабжения; 10-обратный клапан; 11* задвижки.

Рис.6 . Последовательная схема подключения агрегатов отопления и горячего водоснабжения.

Подключение потребителей к магистральным тепловым сетям по двухконтурной схеме приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат, упрощает систему и уменьшает удельные расходы сетевой воды. При этом выявлены закономерности подачи водо-

проводной воды на РТП, определены эксплуатационные характеристики их теплообменных аппаратов, разработана методика термической деаэрации. Исследовано качество обработки подпиточной и циркулирующей воды и рекомендован способ повышения ее качества путем увеличения кратности обмена, надежной работы вакуумной деаэрационной установки и защиты герметиком деаэрированной воды от ее аэраций в баках-аккумуляторах. Сопоставление удельных расходов воды РТС на опытном РТП с удельными расходами автоматизированных ЦТП закрытой системы показывает, что средний удельный расход сетевой воды на РТП был в 1,37 раз меньше, что иллюстрирует преимущества двухконтурной системы с РТП по сравнению с типовой схемой с ЦТП, используемой в г. Москве.

Предложен способ регулирования отпуска тепла на цели отопления без использования подмешивающих насосов на ЦТП, исключающий вертикальную разрегулировку системы отопления, что является следствием саморегулирующего влияния естественной циркуляции в системах отопления.

Анализ режимов работы двухконтурной системы показал ее эффективность, состоящую в снижении удельных расходов сетевой воды в магистральных и распределительных тепловых сетях, рациональном использовании тепловой энергии, стабилизации гидравлических и температурных режимов трубопроводов.

Оптимизация технологических схем теплоснабжения ПЭТ и ЖКС включает разработку технических решений по закрытию системы теплоснабжения и их технико-экономический анализ, расчет и подбор необходимого оборудования, рекомендации по созданию АСУ ТП РТС, ЦТП и АСУЭ предприятий микроэлектроники, рекомендации по использованию теплонасосной установки, а также модернизации систем отопления и горячего водоснабжения.

В основу разработанных автором или при его участии технологических схем тепловых пунктов заложен принцип использования обратной сетевой воды для целей горячего водоснабжения. Такое мероприятие обеспечивает экономию тепла и электроэнергии порядка 8 -10 % и 25 - 35 % соответственно при одновременном улучшении внутрипроизводственной среды предприятий и микроклимата в жилых домах независимо от времени года.

Сравнительный технико-экономический анализ закрытой системы с догревом обратной воды и закрытой системы со смешанным подключением подогревателей горячего водоснабжения показал более

1-прямоугольник; 2-регулирующий клапан температуры в системе вентиляции; 3- сервопривод; 4- теплоиспользующая установка; 5- обратная магистраль из системы вентиляции; 6- обратный клапан; 7- прямая магистраль системы отопления; 8-трубы стояков; 9-отопительные приборы; 10 - регулирующий клапан перепада давления; 11-регулятор перепада давления; 12- обратная магистраль системы отопления; 13- смесительный насос; 14 - трубопровод прямой теплосети в отпительной системе; 15 - регулирующий клапан температуры в отопительной системе; 16 - обратная магистраль.

Рис.7. Способ подключения нагрузки отопления в системах централизованного теплоснабжения.

высокую экономичность первой схемы как по капитальным (на 10 %), так и по эксплуатационным затратам (на 12 %).

Разработаны рекомендации по созданию АСУ ТП теплоснабжения, позволяющей получить значительную экономию от снижения расхода газа, повышения КПД котлов, снижения электропотребления, оптимизации гидравлических режимов работы теплосети и снижения расхода воды. Рекомендации по автоматизации теплопотребления были реализованы в производственно-административном здании. Проведена работа по использованию теплонасосной установки для утилизации тепла сбросных очищенных вод станции аэрации и последующего подогрева части подпиточной воды для РТС, поступающей из системы хозяйственного водопровода.

С целью утилизации теплового потенциала обратной воды после вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха предприятий электронной промышленности разработан способ подключения отопительных систем, в котором (рис.8) обратная вода после указанных теплоиспользующих установок через обратный клапан 6 подается непосредственно в подающий трубопровод отопительной системы, температура в котором, в соответствии с отопительным графиком, поддерживается путем подачи в него через регулирующий клапан 17 дополнительного расхода воды из теплосети через трубопровод 15.

Причем при избыточном количестве обратной воды после предвключенных теплоиспользующих установок 1 часть ее сбрасывается в обратную магистраль 19 теплосети через клапан 10 регулятора перепада давления 11, а при недостаточном ее количестве производится автоматическое включение смесительного насоса 14.

Использование обратной воды от других теплоиспользующих установок в отопительных системах позволяет с одной стороны утилизировать тепловой потенциал этой воды и, в тоже время, создать необходимую циркуляцию воды в отопительной системе с частичным использованием или вообще без использования смесительных насосов. Последнее зависит от соотношения тепловых нагрузок отопительных систем и других, подключенных к этой же теплосети, теплопотребляющих установок. Наибольший эффект от применения предложенного изобретения в г. Зеленограде может быть получен именно на предприятиях электронной промышленности, на которых вентиляционные тепловые нагрузки в 3-4 раза превышают отопительную нагрузку, так как в этом случае при работе отопительных сетей по графику 150-70°С расход воды, поступающей после вентиляционных установок в подающий трубопровод отопительной системы будет

достаточен для обеспечения необходимой циркуляции в отопительных системах, работающих по температурному графику 95-70°С, а так как после вентиляционных систем, как показывает практика, обычно выходит обратная вода с завышенной температурой, то утилизация ее в отопительных системах дает еще больший эффект по снижению расхода сетевой воды на данном предприятии. Использование предлагаемого изобретения возможно и при параллельном подключении к магистральным тепловым сетям нескольких отопительных установок. При этом предвключенные отопительные установки постоянно работают со смесительными или циркуляционными насосами (при независимой схеме присоединения), а в подающие трубопроводы завключенных отопительных установок отводится вода после предвключенных установок. Это позволяет большую часть отопительного сезона вообще не использовать смесительные насосы в завключенных отопительных установках.

Разработаны схемно-технологические решения и подробная спецификация на автоматизацию 20 ЦТП, а также мероприятия по модернизации систем отопления и горячего водоснабжения ЖКС, состоящих в реконструкции ИТП и оснащении их пластинчатыми теплообменниками, насосами, узлами коммерческого учета и средствами автоматического регулирования, а также разработаны варианты концепции энергосбережения предприятий микроэлектроники: ЦКБ "Дейтон," АО «Ангстрем» и «Микрон», преследующие цели воспроизводимости техпроцессов, повышения управляемости энергетикой предприятий, снижения энергоемкости продукции и повышения процента выхода годовых.

Четвертая глава посвящается оптимизации процессов химической промывки от накипных отложений водогрейных и теплоэнергетических агрегатов интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники.

Анализ литературных источников по растворению накипных образований и опыт очисток позволил выделить следующие факторы, определяющие продолжительность процессов растворения накипи в котлах:

с0 - начальная концентрация активных реагентов в растворе, которая в значительной степени определяет скорость растворения (обычно скорость растворения пропорциональна с0 );

ск - конечная концентрация активных реагентов в растворе, которая определяется начальной с0, и стехиометрической сс (сс=с0-ск) концентрациями реагентов; опыт очисток свидетельствует, что начальную

концентрацию реагентов удаётся срабатывать до уровня Со/ск=6/20;

I - температура процесса.

Проведенный анализ физико-химических явлений, сопровождающих процесс растворения накипных образований, позволил придти к выводу, что последний может быть отнесен к явлениям массопереноса. При этом механизм растворения накипи на локальных участках поверхностей нагрева выглядит следующим образом:

- отслаивание частиц накипи за счет гидродинамического действия моющего раствора, распирающего действия газов, подтравливания

ч подложки отложений;

гетерогенные реакции связывания отложений активными компонентами моющего раствора на поверхности накипи и на поверхностях осевших и взвешенных частиц;

- подвод активных компонентов из объема моющего раствора ко всей поверхности накипи диффузией (молекулярной непосредственно в растворе и конвективной в том числе и турбулентной диффузией в движущемся растворе);

- отвод продуктов реакции от реакционной поверхности в объем моющего раствора.

В свою очередь, интенсивность отслаивания частиц определяется структурой накипи, силой её сцепления с поверхностью металла, гидродинамической обстановкой. Скорость подвода активных компонентов к поверхности и отвода продуктов реакции от нее определяется гидродинамической обстановкой и численными значениями соответствующих коэффициентов диффузии. Скорость гетерогенной реакции на поверхности зависит : - от химического состава накипи и активных веществ в моющем растворе; - концентрации активных веществ на реакционной поверхности;-величины РН моющего раствора.К числу до полнительных факторов могут быть отнесены: -неравномерности распределения отложений по длине и периметру труб; - тип схемы очистки.

Такой широкий спектр факторов не позволяет базировать теорию « очистки только на основе гетерогенных химических реакций. В

поставленной задаче практически весь комплекс процессов в промывочном контуре относится к области массопереноса. Поэтому методологический подход к основам теории промывок должен * рассматриваться с позиций массопереноса.

Типовые методы промывок котлов ограничивают уровни ряда факторов (начальная концентрация реагентов, рабочая температура процесса очистки) узкими диапазонами. Для этих условий следует ожидать, что локальные коэффициенты массопередачи р-, определяются

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 33 БИБЛИОТЕКА

СВ«мИ|1УГ ' 09 X» «.г I

только типами отложений и моющего раствора, видом технологической схемы, режимными факторами. При использовании опытных значений (3, последние учтут весь сложный механизм растворения отложений на локальных участкам поверхностей нагрева котла.

Опытные значения коэффициентов массопередачи, отнесенные ко всей загрязненной поверхности котлов, автоматически учтут факторы неравномерности распределения отложений по длине и периметру труб, хотя и будут носить среднеинтегральный характер. Одинаковые значения коэффициентов массопередачи можно ожидать у котлов, работающих в близких условиях, при растворении однотипных отложений по однотипной технологической схеме и одинаковых реагентах. В качестве определяющей геометрической характеристики выбрана установленная поверхность котлов.

Таким образом, при известных коэффициентах массопередачи р, отнесенных к внутренней поверхности загрязненных труб, теоретическое представление очисток может быть сведено к задаче массопереноса, осложненного гетерогенными химическими реакциями при различных схемах взаимодействующего моющего раствора с отложениями. В этих условиях механизм растворения отложений в котлах может быть формализован тремя стадиями:

- подводом активных компонентов из объема реактора к реакционной поверхности через диффузионный пограничный слой;

- обобщенным характером связывания отложений;

- отводом продуктов реакций в объем моющего раствора через диффузионный пограничный слой.

Типовые методы очисток всегда предусматривают высокую растворимость продуктов реакции в моющих растворах. Поэтому последней стадией механизма растворения можно пренебречь. Тогда в каждый момент времени скорость растворения накипи (поток массы реагентов) может быть представлена следующим уравнением баланса ;=р.с=Мс-с5)=к0сзпехр(^ (20)

В случае реакции первого порядка (п=1) соотношение между

концентрациями реагентов с в растворе и на реакционной поверхности с5

запишется в виде — = с,

где и ■

В случае Я2 » и (3-»р2 имеет место кинетическая область (при рассмотрении канала с моющим раствором это условие аналогично граничному условию 3-го рода, при котором число в-, = о ).

В случае И) » , и р —»-р, имеет место диффузионная

■ чк. -I'

.ее» -

область растворения отложений.

В случае Я2 = имеет место смешанная, диффузионно-кинетическая область.

Так как отложение (растворение) накипи происходит внутри труб, то рассматриваемая задача относится к классу внутренних задач. В задаче также принимается, что

- толщина слоя отложений 5тах внутреннего диаметра канала, т.е. 8тм«сЦ>;

растворение отложений осуществляется при постоянной температуре;

- физические свойства реагентов и продуктов растворения постоянны.

В технологии промывок теплоэнергетических агрегатов находят применение три физические модели процесса:

1. Промывка по схеме идеального смешения;

2. Промывка по схеме проточного вытеснения;

3. Промывка вытеснением по циркуляционной схеме. Математическая модель по первой схеме исходит из уравнения (3) и

в одномерном виде для цилиндрического канала выглядит как

дс 8-р 'с _ 4у-р -с . (21)

1 \ 6 т-т. Вводя безразмерные концентрации с=— и время отмывки получим уравнение д- 4 . у, •т р С°

Решение (22) при начальных условиях х = 0 , с = 1 и граничных - . _ . с т= 1, с=с„=-

с»

приводит к времени полного растворения отложений

Ро' = —Ь.

4-У, ск , (23)

с • -

где у ~ ^ - модифицированное диффузионное число Фурье;

- объем загрязненных каналов; с1 -диаметр канала объемом V и

площадью промывки Б; (3 - коэффициент массопередачи; с0, ск - начальная

и конечная концентрация раствора.

Формализация проточного вытеснения может быть организована с

помощью двух дифференциальных уравнений, описывающих изменение

концентрации активного реагента по длине канала и скорость растворения

Зс Э-р-с /тих

отложении V/ — =--5— (24)

Зх V

. (25)

Эх а • р 4 '

Определив начальные: при т = О и х = 0 §=1 и с=1и граничные условия:

при 0< т <1 и 5 = 0 [—1 = о - I 4 „ъ- , при 1=1 и х=1 5 = 0и с= ск=ск/с0

и перейдя к безразмерным концентрации с=— , продольной координате

- х 5 ч Т

х=- , толщине накипи 8-— и времени промывки * =— найдем для

времени промывки ^ „

=ссехрВ

о. _ з ' ( 6)

где 3 л ^ , В = 81л—Ь - диффузионное число Стэнтона.

Динамика растворения отложений имеет при этом вид

8 = 1-Техр[В(1 -х)] , (27)

т.е. процесс весьма неравномерен, т.к. первые 50% отложений растворяются за х= 0,25, а остальное время затрачивается на их домывку.

Модель очистки по третьей схеме аналогична предыдущей. При этом необходимо учесть закон динамики концентрации реагентов на входе в очищенный контур в виде с 0| = —^(с „ V 2)' .

Введение безразмерных переменных и ряд математических действий приводит к уравнению для безразмерного времени промывки

Ро'о,« =с _} у2 1п(с у,)ехр(В) (28)

(скУ2-1)

и динамики растворения отложений

5 = 1_Щ4^ехрВ(1 -х) " (»)

Анализ результатов математического моделирования позволяет оптимизировать процесс промывки.

При схеме проточного вытеснения оптимальный расход реагента соответствует значительно Ва1. В < 1 основная масса реагента не участвует в промывке, а В > 1 соответствует неполному срабатыванию концентрации раствора.

Сопоставление времени промывки при проточном и циркуляционном вытеснении с помощью параметра Ро

и ,х цирк Г\ ?

1п0,37 • v,

II = -;- = и,00

Ро о., „ро, 1 - V"; (0,37 У2 - 1)

проиллюстрировано рис.8.

Видно, что схема проточного вытеснения имеет существенное преимущество перед схемой циркуляционного вытеснения по скорости растворения отложений высококонцентрированными растворами. Циркуляционная схема оказывается предпочтительной при очистке слабо

концентрированными растворами, особенно при малом объеме циркуляционной емкости. Последнее обстоятельство объясняется тем, что при малых числовых значениях безразмерного объема у2 и при растворении всей массы реагентов в циркуляционной емкости, начальный период очистки по схеме циркуляционного вытеснения происходит при повышенных концентрациях реагентов в моющем растворе.

При реальных очистках ( у2 > 0,5) время растворения отложений по циркуляционной схеме превышает время растворения по схеме прямоточного вытеснения. Однако окончательный выбор метода очистки можно будет определить только исходя из экологоэкономических показателей, т.е. при глубоком срабатывании реагентов. Поэтому при очистках предпочтение следует отдавать циркуляционным схемам.

Сопоставление результатов решения задач массопереноса при отмывках по схемам идеального смешения, проточного и циркуляционного вытеснения показывает, что первые из них являются частными случаями более общей задачи циркуляционного вытеснения. При глубоком срабатывании реагентов на растворение отложений, при значении у2 « 0,5 и значениях параметра В -> 0 схема циркуляционного вытеснения вырождается в схему идеального смешения. При значениях параметра В > 2 схема циркуляционного вытеснения вырождается в схему проточного вытеснения. При В < 0,1 очистки идут по схеме, близкой к схеме идеального смешения моющего раствора. В диапазоне

о

1

/

/ /

/

0.2 0.4 О Л О-Я

Рис.8. Сопоставление времени отмывки от накипных отложений схем проточного и циркуляционного вытеснения; В = 1; со/сс = 1,0; со/ск = 0,417.

изменения параметра В, характеризующего безразмерный поток массы, 0,1< В< 2 имеет место схема циркуляционного вытеснения.

В модифицированном критерии Фурье сомножитель текущего

времени к= Р8/У, 1/сек, имеет смысл темпа очистки и является

физическим аналогом темпа охлаждения (нагрева) тел ™ = 1/сек, в

теории регулярного режима Г.М.Кондратьева. Наличйе области

регулярного режима при очистках котлов дает возможность использовать

схему идеального смешения для определения истинных коэффициентов

массопередачи (3 по результатам промывки котлов. Для этого необходимо

выполнить следующие действия:

в полулагорифмических координатах построить

экспериментальные зависимости, описывающие динамику моющего

раствора по концентрациям реагентов;

выделить на них прямолинейный участок, соответствующей

области регулярного режима;

по углу наклона прямолинейного участка определить

величину к=1пС|~'пС2;

т, - т2

вычислить величину коэффициента, отнесенный ко всей загрязненной поверхности.

Последующий анализ растворимости накипных отложений в широкоизвестных моющих растворах и критериев их выбора привел к необходимости разработки нового состава, обладающего большей эффективностью при высоком качестве обрабатываемых поверхностей. Необходимо принять во внимание также и производительность самого процесса получения моющего средства.

Предлагаемый технологический процесс получения ТМС состоит в следующем: в реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником, капельным дозировочным устройством, помещенный на водяную баню, загружают 145г малеинового ангидрида и включают механическую мешалку. Содержимое реактора нагревают до 78°С, после чего в полученный расплав малеинового ангидрида через дозировочное устройство прикапывают 442г 60% олеума в течение 3 часов, поддерживая температуру в реакторе 75 °С.

По истечении указанного времени отбирается проба и проводится анализ на содержание сульфомалеинового ангидрида. При концентрации основного вещества более 65% синтез завершается.

Водные растворы на основе полученного продукта обладают уникальными очищающими свойствами за счет комбинированного воздействия сульфомалеиновой и серной кислот, которые создают в растворе объемную пространственную систему, обладающую

сильнейшей комплексообразующей способностью, за счет чего происходит удаление окисно-солевых соединений с обрабатываемой поверхности, удаление ионов металлов в виде «хелатов» и удержания их в объеме обрабатывающего раствора, предотвращая вторичную сорбцию на обрабатываемую поверхность.

К настоящему времени разработаны составы ТМС различной концентрации, проводятся их испытания для широкой номенклатуры оборудования и производств, уточняются соотношения компонентов. Одновременно ведется широкий поиск более эффективных и дешевых экологически безвредных композиций.

Подход к химической промывке с позиций массопереноса позволяет ограничить лабораторный эксперимент исследованием воздействия моющих растворов на накипные отложения и конструкционные материалы, что предполагает: -изучение особенностей коррозии конструкционных материалов в созданном моющем растворе;

определение роли каждого из составляющих сопротивления результирующего массопереноса; -определение численных величин кинетических коэффициентов химических реакций компонентой накипей в перспективных моющих растворах

Решение этих задач привели к возможности определения скорости растворения образцов труб конвективных частей водогрейных котлов типа ПТВМ-100 и КВГМ-100 новым техническим моющим средством, разработанным с участием автора диссертации.

Оценка коррозионной агрессивности ТМС проведена по отношению к черным и цветным металлам, а также их сплавам применяемым для элементов теплоэнергетического оборудования в условиях, соответствующих технологическим параметрам очистки оборудования от накипи и продуктов коррозии при рН раствора на уровне 1.

Коррозионную агрессивность ТМС оценивали путем параллельных измерений потери массы весовым методом и токов поляризации на испытуемых образцах.

На основании проведенных исследований установлены следующие варианты применения водных растворов ТМС, когда процесс очистки от накипных отложений может быть проверен в коррозионно-безопасных условиях:

- сталь 20 в 8%растворе ТМС при 20°С в течение 30 часов;

- сталь 3 в 5% растворе ТМС при 20°С в течение 30 часов;

- нержавеющая сталь 316 (пластины теплообменников) в 5% растворе ТМС при 20°С в течение 30 часов;

- медь М-1 и латунь Л~68 в 5%растворе ТМС при 20°С в течении 4 часов;

- алюминий АМГ-6 в 5% растворе ТМС при 20°С в течение 30

часов.

Для снижения коррозионного воздействия ТМС на поверхности материалов, выполненных из серого чугуна и олова при температуре 20°С, а из ст.20 при температуре 50°С, необходимо использовать ингибиторы коррозии.

С целью исследования процесса растворения накипи в ТМС на РТС-2 ГУЛ МТЭ г.Зеленограда была разработана и изготовлена экспериментальная установка химической промывки (ЭУХП) позволяющая моделировать процессы отмывки на элементах водогрейного оборудования. Схема и общий вид ЭУХП представлены на рис. 9.

Установка состоит из насоса 1, кварцевой колонки 2 с образцом 6 труб из котлов ПТВМ-100, КВГМ-100, промежуточного бака 3 для приготовления растворов ТМС и перекачки моющего реагентного раствора (МРР) при изменениях его направления, системы трехходовых кранов и расходомера воздуха ДТ-5 (4). Промежуточный бак, кроме того, служит термостатом при постановке опытов с различными температурами МРР.

Образцы труб для экспериментов (не менее 5 шт.) вырезались длиной 0,5м из труб каждой поверхности нагрева котла в районе горелок и ввода, из нижнего ряда труб нижнего конвективного пакета и верхнего ряда труб верхнего конвективного пакета котлов ПТВМ-100, КВГМ-100 сортировались партиями по приблизительному весу с точностью ±2г, помещались в кварцевую колонку и подвергались промывке.

Наличие кварцевой колонки позволяет наблюдать процесс химпромывки визуально, что позволило установить некоторые характерные стадии процесса:

начало реакции - появление рыжей окраски моющего реагентного раствора (МРР);

- начало разрушения накипи - появление механических частиц в виде пылевидной завесы;

начало процесса активного разрушения накипи - темно-коричневый цвет МРР с механическими включениями до 1 мм, появление пенной шапки образцов и дальнейшее возрастание шапки;

окончание процесса химпромывки - интенсивно черный цвет МРР, снижение пенной шапки с укрупнением пузырьков.

В период с февраля по апрель 2000г. на установке ЭУХП был произведен ряд экспериментальных работ по отмывке образцов труб с помощью водных растворов ТМС (ТУ 2381-210-05808008-98).

Проведенный анализ состава отложений показал, что их основу составляют окислы железа (98,5%) - магнетиты (Рез04) и гематиты (Ре203).

Экспериментальные работы по исследованию и оптимизации процесса отмывки ТЭО от накипных отложений проводились по

1 - насос; 2 - кварцевая колонка; 3 - промежуточный бак;4 - расходомер воздуха ДТ-5; 5 - указатель уровня; 6 - образец; 7 - накипь.

Рис.9. Принципиальная схема экспериментальной установки химпромывки (УЭХП).

В течение первого этапа работ изменялась скорость МРР с 0,5 м/с до 1,5м/с. На втором этапе исследовалось зависимость времени отмывки при изменениях цикличности направления потока МРР. Время циклов составляло 60 мин, 30 мин. и 15 мин. Начальные концентрация ТМС 8% и скорости потока МРР - 0,5 м/с. В третьей серии опытов, определив наименьшую продолжительность химпромывки из предыдущих серий, исследовалось влияние пневмогидравлического перемешивания МРР при различных соотношениях между объемами воздуха и МРР (Ув.х Л/МРР ), которые изменялись в следующих пределах /УМрр = 1/1,2/1,3/1,4/1.

При обработке экспериментальных данных, обнаружена зависимость концентрации ТМС (весовой) от кислотности (условной) (%), что позволяет отказаться от прямого определения концентрации ТМС потенциометрическим методом в МРР, обусловленного сложностью приборного обеспечения в практических условиях. Поэтому было решено перейти на ее косвенное определение, через условную кислотность по номограмме, с помощью которой можно определить при известном значении одного показателя - остальные два (например, по рН находим условную кислотность и концентрацию ТМС).

Для сравнения закономерностей кинетики МРР по основным реагентам воспользуемся уравнением

с = с к - (срег - ск )ехр [-к (т - трег)], (30)

где срег и сК - концентрации ТМС на момент начала регулярного режима и при т —> оо, %.

Вид уравнения (30), свидетельствует о том, что показателем регулярного режима является наличие прямолинейных участков на соответствующих зависимостях срег -ск = Г (т) в полулогарифмических координатах.

Сопоставление экспериментальных данных (точки) изменения кинетики растворения накипных отложений с результатами, вычисленными по уравнению (30) (сплошные линии) (рис.Ю) показывает, что в течение первых (примерно трех) часов промывки избыточная концентрация МРР меняется незначительно, что можно отнести к периоду ввода реагентов. Затем темп растворения увеличивается и наступает регулятивный режим. По истечении 7,5-8 часов от начала процесса избыточная концентрация увеличивается более, чем в 10 раз, что свидетельствует о глубоком срабатывании активных реагентов МРР.

Результаты расчетов темпов промывки и коэффициентов массопередачи (3 по математическим моделям свидетельствуют о кинетическом характере растворения накипных отложений при

12 3456789 10

1-3 расчет по уравнению (4-36); экспериментальные результаты (нач. конц. 7%)

11 12 13

Времи отмывки, час

1 - \у=0,5 м/с;

2 - \¥=1.0 м/с;

3 - \у=1.5 м/с;

Рис.10. Изменение кинетики отмывки от накипных отложений в зависимости от скорости моющего раствора -ЧУ.

использовании ТМС и позволили разрабатывать методику исследования обобщенной реакции химической промывки с использованием ТМС.

Сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных показало их удовлетворительное совпадение (в пределах 10%).

Полученные математические модели и экспериментальные исследования по определению влияния технологических факторов (концентрации ТМС в МРР, изменения направления потока пневмогидравлического перемешивания) на скорость процесса позволили определить их оптимальное соотношение и разработать промышленную технологию химической промывки котельных агрегатов, которая прошла апробацию на РТС-2 и РТС-3 г.Зеленограда.

Выбор котлов ПТВМ-100 для реализации технологии был обусловлен значительным возрастанием их гидравлического сопротивления, которое достигало 5,2-5,4 кГс/см2 при расходе сетевой воды 1250 м3/час. Для оценки состояния поверхностей нагрева, были вырезаны образцы труб наиболее нагруженного верхнего участка конзективной части, определяющего в наибольшей степени сопротивление котла. Анализ отложений показал, что удельная загрязненность поверхностей котла в среднем составляет 2700 г/м3 при составе: окислы железа 85-90%, карбонаты кальция и магния 10-г15%.

Технологический процесс промывки с помощью ТМС включает следующие этапы.

1. Подключение специально разработанной установки химпромывки (УХП) к котлоагрегату, опрессовка, заполнение водой и проверка циркуляции воды.

2. Химическая промывка, включающая ввод 70% ТМС в контур с котлом и УХР, циркуляцию МРР, добавление 30% ТМС, повторную циркуляцию с изменением направления потока, циркуляция с подачей воздуха при ежечасном отборе проб и определении рН.

3. Водная промывка химически очищенной водой с постоянным контролем рН. По достижении паспортного гидравлического сопротивления процесс заканчивается.

Пятая глава содержит экономико-экологическое обоснование модернизации интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки.

Постановка такой задачи обусловлена тем, что в настоящее время около половины энергии, вырабатываемой в Зеленограде, приходится на высокотехнологичные промышленные предприятия, в себестоимости продукции которых доля энергозатрат превышает 20%. Возможность

работы предприятий с повышенным энергопотреблением до сих пор обеспечивалась за счет роста цен на продукцию, опережающего возрастание цен на энергию. Однако в дальнейшем в интересах конкурентоспособности основной продукции необходима активная политика повышения энергоэффективности и энергосбережения как у * производителей, так и потребителей энергии.

Результаты системного анализа показывают, что основными мероприятиями технического характера при энергосбережении в интегрированном теплоснабжении являются перевод системы на закрытую схему и совершенствование технологии подготовки тепловырабатывающего оборудования, что одновременно приводит к появлению экологической составляющей общего эффекта от внедрения мероприятий.

Специфика средозащитных задач требует расширения состава приведенных затрат Зэ путем включения в них экологической составляющей, соответствующей величине затрат на компенсацию потерь в результате промышленного загрязнения окружающей среды.

Зэ = Э + У = (С + Ен • К + У)-» min .

Годовой экономический эффект определяется как разность приведенных затрат базового и предлагаемого вариантов технических решений: Эг = Ээ 6a3 - Ээ .

В качестве показателя, характеризующего эколого-экономический результат средозащитного мероприятий, можно использовать предотвращенный ущерб: ДУ = Уба-, - У, где базой сравнения может быть либо альтернативный вариант технического решения, либо объект до внедрения мероприятия.

Для одноцелевых средозащитных мероприятий, а также для тех многоцелевых исследований, где легко выделяются текущие Ссз и капитальные Ксз средозащитные затраты, целесообразно рассчитывать показатель абсолютной экономической эффективности средозащитных капитальных вложений: Э = (АУ - Ссз) / Ксз .величина которого должна быть не ниже соответствующего нормативного значения.

Оценка величины предотвращенного ущерба от загрязнения различных ресурсно-экологических компонентов проводится на основе i региональных показателей удельного ущерба на единицу (1 условную

тонну) приведенной массы загрязняющих веществ по методике определения предотвращенного ущерба МПР от 9.03.99г.

Источники эколого-экономического эффекта и его значения при внедрении мероприятий по закрытию системы теплоснабжения и технологии промывки котельного оборудования сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Источники эколого-экономического эффекта.

Источник эффекта Величина эффекта от мероприятия, млн.руб

Снижение потребления газа, ДГ. 7,73

Снижение потребления электроэнергии, ДЭ. 0,37

Увеличение межремонтного срока службы котла, ДР 6,0

Экологическая составляющая, ЭС. 1,82

Итого: 15,92

Таким образом, экологическая составляющая в общем экономическом эффекте составляет более 11%, и следует ожидать ее дальнейшего возрастания, т.к. тенденция к адекватной оценке ресурсов окружающей среды находит все больше сторонников как среди природопользователей, так и у представителей законодательной власти.

Сравнительная экологическая оценка систем централизованного и автономного теплоснабжения произведена на основе теории распространения загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.

При рассмотрении трех вариантов организации теплоснабжения населенного пункта (две автономные системы с различным расположением и числом котельных и одна централизованная) было установлено, что реализация автономного теплоснабжения сопряжена с целым рядом дополнительных технических и организационных мероприятий. Поэтому с учетом сложившихся в России мощных систем производства и транспорта тепловой энергии, приведенные соображения являются весомым аргументом в пользу дальнейшего совершенствования централизованного теплоснабжения, повышения его энергетической, экономической и экологической эффективности.

Согласно предложенной научно-технической концепции экологически замкнутого производства тепловой энергии отработанные растворы, образующиеся в результате промывки теплоэнергетического оборудования, подлежат обезвреживанию.

Выполненные аналитические расчеты, а также опыт эксплуатационных промывок котлоагрегатов с помощью ТМС на предприятии ГУЛ «Мостеплоэнерго» г.Зеленограда свидетельствует о том, что одной из основных экологических проблем, появляющихся при этом, является высокое загрязнение моющего раствора и низкое значение рН (2,5-4,7).

Исходными данными при решении этой задачи являются состав воды, используемой в контурах теплового узла, и состав моющего раствора, анализ которых указывает на такие его особенности, как низкая концентрация солей жесткости при высокой концентрации железа, растворенное состояние основной массы загрязнений при сильном комплексообразовании, наличие в растворе соединений железа и других металлов с сульфатами и силикатами.

Известные способы извлечения закомплексованных загрязнений из сточных вод сопряжены со значительными объемами нейтрализирующих растворов, высокой энергоемкостью, а также длительностью и сложностью процесса.

Предлагаемая технология очистки отработанного моющего раствора базируется на следующих положениях:

- составляющие процессы технологии очистки должны обеспечивать работоспособность системы при минимальном использовании реагентов, вносящих вторичные загрязнения в очищаемую воду;

- значение рН в процессе обработки моющего раствора до получения чистой воды не должна превышать величины 9;

- осадок выделенных загрязнений должен иметь минимальную влажность;

- уплотнение осадка следует производить одновременно с процессом очистки воды от загрязнений;

- поскольку время на обработку моющего раствора не ограничено, то технологический процесс может быть прерывистым с использованием одного оборудования на разных ступенях очистки.

На основании этих положений и предварительно проведенных экспериментов была разработана технология обезвреживания моющего раствора, включающая следующие процессы: - разрушение комплексов малеиновой кислоты с загрязняющими элементами при помощи сильного окислителя - озона; - обработка раствора с целью повышения его рН при помощи известкового молока (раствора СаО в воде); - обработка раствора с образовавшимися нерастворимыми соединениями на центрифуге и на вакуум-фильтре.

Выполненные исследования позволяют предложить аппаратное оформление выбранной технологии.

На основании выполненных исследований разработана установка очистки, позволяющая в 2,6 раза сократить расход нейтрализующего реагента, уменьшить влажность и количество осадка, получить практически нейтральную очищенную воду и повысить показатели ее качества.

Расчет класса опасности полученного осадка после обработки раствора позволяет отнести его к 3-му классу опасности - умеренно-опасным отходам, что предполагает возможность их последующего захоронения или переработки.

Основные результаты работы

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Предложена обобщающая научно-техническая концепция, предполагающая разделение всего комплекса процессов при выработке тепла на три экологически замкнутых блока. Определено одно из стратегических направлений реализации предложенной концепции и повышения эффективности централизованного теплоснабжения - переход с открытой технологической схемы на закрытую.

2. Обосновано, что для более эффективной и надежной работы РТП необходимо резервирование подогревателей верхней ступени нагрева и подпиточной воды путем их разделения на два блока. При этом поверхность нагрева каждого блока должна составлять и 70 % требуемой расчетной поверхности нагрева подогревателей.

3. Разработаны технологические схемы тепловых пунктов, основанные на использовании обратной сетевой воды для целей горячего водоснабжения, обеспечивающие экономию тепла и электроэнергии в размере 8 - 10 % и 25 - 35 % соответственно при одновременном повышении точности параметров микроклимата чистых помещений производств электронной техники и качества теплоснабжения жилищно-коммунального сектора.

4. Автором предложены научно-методические основы расчета и выбора машин и агрегатов для перевода на закрытую систему горячего водоснабжения (патент на изобретение №2117876), способы обеспечения нагрузки в системах централизованного теплоснабжения (патент на изобретение №2117875), рекомендации по автоматизации высокоэффективных АСУ ТП теплоснабжения различного уровня.

5. Автором синтезировано новое высокоэффективное техническое моющее средство (ТМС) (новизна защищена патентами №№ 2000103 999/04 (004290)2000, 2185426), обладающее уникальными очищающими свойствами и сильнейшей комплексообразующей способностью, предотвращая вторичную сорбцию на обрабатываемую поверхность.

6. Разработана методика процесса промывки котлоагрегатов с применением ТМС, позволившая значительно увеличить их срок службы из-за меньшей коррозийной активности нового ТМС.

7. Автором классифицированы источники эколого-экономического эффекта и определены их реальные значения при внедрении предложенных мероприятий по закрытию системы теплоснабжения и технологии промывки котельного оборудования с использованием нового ТМС, при этом общий экономический эффект составил 15,82млн.руб. (цены 1998 г.).

8. Предложена технология очистки отработанного моющего раствора, основанная на его предварительной обработке озоном, что позволяет более чем в два раза ( с 80 г/л до 30 г/л) снизить дозу извести.

9. Разработана статическая модель для определения класса опасности отходов, основанная на использовании систематизированного набора параметров экологической безопасности.

10. Результаты диссертационной работы внедрены при разработке технических условий на ЦТП-1, предназначенном для теплоснабжения ЦКБ "Дейтон", ФОК "Импульс", жилых домов, школ и детских садов; при промышленном изготовлении нового высокоэффективного технического моющего средства (ТМС), внедренного в ОАО "Редкинский опытный завод"; в промышленную эксплуатацию при промывке котлов типа ПТМВ-100 и КВГМ-100 на РТС-1, РТС-2, РТС-3, РТС-4, что обеспечило: общую экономию воды на 20-30%; экономию электроэнергии на 10-15%; снижение сброса токсичных веществ; более простую утилизацию отходов промывки; уменьшение продолжительности регламентных работ по промывке котлоагрегатов.

Результаты диссертации опубликованы в следующих основных работах:

1. Пасков В.В. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения.// Водоснабжение и санитарная техника. 1996, № 5, 2с.

2. Пасков В.В. О реализации в г. Зеленограде проекта комплексной автоматизации 20 ЦТП в зоне действия РТС-4 "Малино".// Сб. статей "Социальные проблемы энергосбережения" 1997, №5, с.9-10.

3. Пасков В.В. Комплексная модернизация и автоматизация системы теплоснабжения жилого района в г. Зеленограде.// Сб. статей и докладов "Международной конференции по совместному осуществлению проектов (инициатива США) по вопросам энергосбережения и экологии". Прага: 1996, 7с.

4. Пасков В.В. Раздел "Инженерное оборудование". ТЭО Концепция комплексной реконструкции и модернизации застройки территории муниципального округа "Щукино" г. Москвы, 1996,90с.

5. Пасков В.В. Принципы создания АСУ ТП теплоснабжения с модернизацией системы и переходом от открытой системы к

независимому подключению потребителей.// Сб. докладов академических чтений ''Инженерная инфраструктура в условиях реконструкции городской среды". М.: Академия архитектуры и строительных наук, 1997,5с.

6. Пасков В.В., Прасолов В.Н. Проект АСУ ТП теплоснабжения муниципального округа "Крюково" в Зеленограде. Энергосбережение, №5,6, 1997, с.18-23.

7. Якимов B.JL, Пасков В.В. Реконструкция тепловых пунктов открытых систем теплоснабжения. Материалы семинара "Москва -энергоэффективный город", 22-24 апреля 1997г., с.6.

8. Пасков В.В. Реконструкция тепловых пунктов с применением западных технологий. Материалы семинара "Москва-Энергоэффективный город", 23-24 апреля 1997г., с.7.

9. Пасков В. В., Прасолов В. Н., Инженерно-технические решения по энергосбережению на объектах теплоэнергетического хозяйства Демзоны высокой энергетической эффективности "Зеленоград". Доклад руководящему Комитету (Steering Comitee) программы "Energy Efficience-2000", "ЕЭК" ООН, Женева, 1997 г., 12с.

10. Каракеян В.И., Пасков В.В. Способ оптимизации технологических схем теплоснабжения производств электронной техники. //Сб. Научн. тр. «Научные основы разработки новых технологий и технологического оборудования производства СБИС». М.:МИЭТ,1998, 260с.

11. Каракеян В.И., Пасков В.В. Расчет регулирования интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки. // Сб. научн.тр. «Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники».М.: МИЭТ, 2000, 260с.

12. Ильчинский Е.С., Пасков В.В., Прасолов В.Н., "Прогрессивные методы контроля тепловых режимов центральных тепловых пунктов (ЦТП)".//Энергосбережение, №9, 2000,с.25-26.

13. Каракеян В.И., Пасков В.В. Оптимизация плана энергосбережения в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники.//Сб.научн.тр. «Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники» М: МИЭТ, 2000, 260с.

14. Каракеян И.В., Пасков В.В. О концепции интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки.// Сб.научн.тр. «Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники». М: МИЭТ, 2000, 260с.

15. Каракеян В.И., Масловский М.В., Пасков В.В. Технико-экономические аспекты оптимизации интегрированных систем

теплоснабжения. // Сб.научн.тр. «Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники» М: МИЭТ, 2000, 260с.

16. Пасков В.В., Шафигуллин Ф.Ш., Григос В.И., Шевяков М.И., Химическая очистка водогрейного оборудования на предприятии МГП «Мостеплоэнерго» г.Зеленограда //Энергосбережение.2000 №1 с54-57.

17. Сарнацкий Э.В., Пасков В.В. Интегральный подход к энергосбежению и повышению энергоэффективности теплоэнергетического хозяйства Зеленограда // Теплоэффективные технологии. Информационный бюллетень. С.-Петербург№4, 2000,с.46-51.

18. Каракеян В.И., Березина Н.В., Пасков В.В. Влияние колебаний относительной влажности на качество воздушной среды в ЧПП.//Сб.научн.тр. «Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники» М.: МИЭТ. 2000,260с.

19. Грибов Б.Г., Григос В.И., Пасков В.В., Печенко В.В., Шевяков М.М., Шевякова JI.H. Способ приготовления моющего средства. Патент №2000103999/04(004220) 2000.

20. Пасков В.В., Шафигуллин Ф.Ш., Григос В.И., Каракеян В.И. Исследование технологических параметров химической очистки водогрейного оборудоавния. // Теплоэнергетика, 2002, №6, с.31-36.

21. Пасков В.В. Оценка стойкости резины NBR и EPDM уплотнительных элементов теплообменников к воздействию технического моющего средства. // Энергетик, 2002, №1 с.34-35.

22. Пасков В.В. Применение водных растворов технического моющего средства на основе сульфомалеинового ангидрида для защиты внутренних поверхностей нагрева для защиты внутренних поверхностей нагрева котлов.// Теплоэнергетика, №7, 2002, с.71-74.

23. Пасков В.В. Применение водных растворов технического моющего средства (ТМС) для очистки внутренних поверхностей нагрева котлов.// Тезисы докладов семинара «Водоподготовка и воздухо-химические реактивы» ТЭС-2001.: Москва,2002, 2с.

24. Пасков В.В. Исследования, разработка и инновационная реализация технологий повышения энергетической и экологической эффективности интегрированной системы теплоснабжения в г.Зеленограде. // Тезисы докладов международной научно- практической конференции «Малая энергетика - 2002»: Москва 2002г., с.37-38.

25. Пасков В.В. Разработка технологии и устройства обезвреживания промывочных вод в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники. // Тезисы докладов IV международной научно-технической конференции «Электроника и информатика - 2002»// МИЭТ, 2002г., 2с.

26. Пасков В.В., Каракеян И.В. Токсикологическая оценка осадка промывочных вод в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники. // Тезисы докладов IV международной научно-технической конференции «Электроника и информатика - 2002» // МИЭТ 2002г., 2с.

27. Каракеян В.И., Пасков В.В. Стратегия энергосбережения в интегрированной системе теплоснабжения. // Тезисы докладов III международной научно-технической конференции «Электроника и информатика - XXI век» М.: МИЭТ, 2000г., 452с.

28. Якимов B.JL, Кащеев В.П., Подставкин Н.Е., Пасков В.В., Скрынников B.C., Тихонов М.Ю., Смирнов В.А. «Способ обеспечения нагрузки в системах централизованного теплоснабжения». Патент на изобретение №2117875.

29. Якимов B.JL, Пасков В.В. «Закрытая система централизованного теплоснабжения». Патент на изобретение №2117876.

30. Грибов Б.Г., Григос В.И., Пасков В.В., Печенко В.В., Шевяков М.М., Шевякова JI.H. «Способ приготовления технического моющего средства». Патент на изобретение №2185426.

31. Каракеян В.И., Пасков В.В., Рукавишникова С.Ю. Экономическая эффективность энергосберегающих технологий в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники. // Межвузовский сборник «Научные основы технологий, материалов, приборов и систем электронной техники». М.: МИЭТ, 2002, с.273-278.

32. Каракеян В.И., Пасков В.В., Рукавишникова С.Ю. Определение предотвращенного экологического ущерба от энергосберегающих технологий в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники. // Межвузовский сборник «Научные основы технологий, материалов, приборов и систем электронной техники». М.: МИЭТ, 2002, с.298-312.

33. Каракеян В.И., Пасков В.В., Самойликов Р.В. Экспериментальное исследование растворения накипных отложений водоохлаждаемых элементов технологического и теплоэнергетического оборудования. // Межвузовский сборник «Научные основы технологий, материалов, приборов и систем электронной техники». М.: МИЭТ, 2002, с.313-314.

34. Пасков В.В., Шафигуллин Ф.Ш., Григос В.И., Каракеян В.И. Исследование технологических параметров химической очистки элементов водогрейного оборудования// Теплоэнергетика.-М. -№7, 2003.-С.60-62.

«

»

i

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л«^/. Тираж 80 экз. Заказ¿Ъд-

Отпечатано в типофафии ИГГК МИЭТ. 124498, Москва, МИЭТ.

• 1593 3

W - A

*

«

i

Введение

Глава 1. Теплоснабжение как элемент инфраструктуры производств электронной техники.

1.1. Основные технологические схемы, машины и агрегаты централизованного теплоснабжения и их характеристики.

1.2.Современное состояние интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники.

1.3.Накипеобразование и методы промывки водогрейных агрегатов интегрированной системы теплоснабжения.

1.4. Экологические аспекты теплоснабжения.

1.5.Перспективы развития процесса повышения эффективности интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники и постановка задачи диссертации.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретические основы построения интегрированной системы машин и агрегатов теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки.

2.1. Научно-техническая концепция интегрированной системы машин и агрегатов теплоснабжения производств электронной техники.

2.2. Структура целей и задач энергосбережения при производстве тепла.

2.3. Оптимизация плана энергосбережения при производстве тепла в интегрированной системе теплоснабжения.

2.4. Научно-методические основы перевода интегрированной системы теплоснабжения на закрытую схему.

2.4.1 Регулирование интегрированной системы теплоснабжения по отопительной нагрузке.

2.4.2 Регулирование интегрированной системы теплоснабжения по совмещенной нагрузке.

2.5. Разработка независимой технологической схемы интегрированной системы теплоснабжения.

2.6. Регулирование отпуска тепла в независимой интегрированной системе теплоснабжения.

2.6.1. Методика расчета автоматизированных элеваторов.

2.6.2. Методика расчета теплообменных агрегатов РТП.

2.6.3. Расчет производительности водоподготовительных агрегатов

2.6.4. Определение расхода тепла на отопление.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Реализация опытно-промышленной интегрированной системы агрегатов и сетей теплоснабжения.

3.1. Схема подключения к магистральным тепловым сетям и программа экспериментов.

3.2. Экспериментальные исследования интегрированной системы теплоснабжения.

3.2.1. Режимы потребления горячей воды.

3.2.2. Гидравлические и температурные режимы магистральных и распределительных тепловых сетей.

3.2.3. Эксплуатационные характеристики теплообменных агрегатов

3.2.4. Обработка подпиточной воды.

3.2.5. Балансовые испытания двухконтурной системы теплоснабжения.

3.3. Разработка методики реконструкции тепловых пунктов при закрытии системы теплоснабжения.

3.3.1. Групповые тепловые пункты.

3.3.2. Индивидуальные тепловые пункты.

3.3.3. Методика расчета и выбор машин и агрегатов для перехода на закрытую систему.

3.3.4. Обеспечение уровня нагрузки отопления в системах эффективного теплоснабжения предприятий электронной техники.

3.4. Технико-экономический анализ закрытых систем и развитие процесса повышения экологической и экономической эффективности интегрированной системы теплоснабжения.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Анализ и разработка высокоэффективных процессов промывки от накипных отложений водогрейных и теплоэнергетических агрегатов интегрированной системы теплоснабжения.

4.1. Теоретическое представление и физические особенности процесса промывки котлоагрегатов.

4.2. Математическое моделирование процесса промывки котлоагрегатов от накипных отложений.

4.2.1. Схема идеального смешения.

4.2.2. Схема проточного вытеснения.

4.2.3. Вытеснение по циркуляционной схеме.

4.2.4. Анализ результатов математического моделирования.

4.3. Синтез нового высокоэффективного технического моющего средства (ТМС).

4.3.1. Растворимость накипных отложений в моющих растворах.

4.3.2. Критерии выбора технических моющих средств (ТМС).

4.3.3. Разработка процесса получения нового высокоэффективного технического моющего средства.

4.4. Экспериментальные исследования взаимодействия накипных ф отложений с высокоэффективным ТМС.

4.4.1. Оценка коррозионной агрессивности ТМС.

4.4.2. Методика оценки коррозионного воздействия ТМС на конструкционные материалы котлоагрегатов.

4.4.3. Результаты оценки коррозионной агрессивности ТМС.

4.4.4. Экспериментальные исследования процесса растворения накипи в ТМС.

4.4.5. Анализ результатов экспериментальных исследований.

4.4.6. Пример расчета кинетических характеристик процесса промывки.

4.5. Разработка процесса промывки котлоагрегатов с применением ТМС.

4.5.1. Подготовительный этап.

4.5.2. Химическая промывка.

4.5.3. Водная промывка.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Экономико-экологическое обоснование модернизации интегрированной системы машин и агрегатов теплоснабжения.

5.1. Основные показатели экономической эффективности энергосберегающих и природоохранных технологий.

5.2. Эколого-экономическая оценка технологических решений.

5.3. Определение предотвращенного экологического ущерба от процесса загрязнения водной среды и атмосферы.

5.4. Экономическая эффективность методов промывки котлоагрегатного оборудования.

5.5. Предотвращенный экологический ущерб при применении энергосберегающих технологий.

5.6. Сравнительная экологическая оценка систем теплоснабжения.

5.7. Разработка процесса и агрегатов для эффективного обезвреживания отработанного моющего раствора.

5.7.1. Экспериментальное исследование процесса обезвреживания отработанного моющего раствора.

5.7.2. Процесс обезвреживания отработанного моющего раствора.

5.7.3.Машины и агрегаты для обезвреживания отработанного моющего раствора.

5.8.Определение класса опасности отходов промывки теплоэнергетических агрегатов.

Выводы по главе 5.

Актуальность проблемы. Острота экологических проблем в современном мире, настоятельная необходимость всемерного ресурсоэнергосбережения послужили основанием для развития процессов, повышающих эффективность машин и агрегатов систем теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.

В известной триаде мироустройства; «материя — энергия — информация» энергия, ее получение, трансформация в удобный для конечного пользователя вид, способы ее передачи на расстояние есть не самоцель, а способ технически цивилизованного обеспечения жизнедеятельности общества во всех его проявлениях при минимизации воздействия на биосферу. В данном случае мы имеем два разнохарактерных вида потребителей - жилищно-коммунального сектора (ЖКС) города и предприятий электронной техники (ПЭТ), имеющих свои специфические требования к теплообеспечению, вынужденных волею обстоятельств обеспечиваться теплом от единой интегрированной системы и быть взаимозависимыми в этой системе.

В зависимости от доступа той или иной страны к дешевому природному топливу и уровня развития систем транспорта и распределения тепла в мире сложились два принципиально различных подхода к развитию энергетики и теплоснабжения: централизация и децентрализация.

Первый подход реализован в Дании, Финляндии, частично в Германии и Швеции. В этих странах после энергетического кризиса 70-х годов были созданы достаточно крупные системы централизованного теплоснабжения, которые базируются на ТЭЦ различной мощности, работающих в единой системе, оснащенной развитыми системами транспорта тепла, позволяющими утилизировать также сбросное тепло промышленности и отходоперерабатывающих заводов для теплоснабжения потребителей.

Другой путь стал активно пропагандироваться в последние годы в странах, где традиционно теплоснабжение базировалось на природном газе, а электроэнергетика - на угольных, гидравлических, реже атомных электростанциях (Англия, Нидерланды, Испания, Франция). Эти страны обеспечены природным газом и решают проблемы электро и теплоснабжения потребителей децентрализовано, для чего сооружаются миниТЭЦ на минимальных расстояниях от потребителей энергии.

Вариант децентрализованного энергоснабжения не требует значительных начальных затрат на сооружение дорогостоящих систем транспортировки и распределения тепла (газовые сети на порядок дешевле тепловых сетей) при условии экономической доступности и надежности газоснабжения. При этом экологические соображения вынуждают практически исключить возможность использования низкосортных, а, следовательно, недорогих видов топлива.

В России, полностью обеспеченной всеми видами углеводородного топлива, созданы и эксплуатируются мощнейшие в мире ТЭЦ и системы транспорта и распределения тепловой энергии и, таким образом, имеются потенциальные возможности для развития обеих стратегий. Поэтому в регионах с исторически сложившимися централизованными системами теплоснабжения (Москва, С.-Петербург и др.) актуальной становится задача всемерного повышения их энергетической и экологической эффективности.

Развитие теплофикации требует значительных начальных инвестиций и здесь требуется целенаправленная работа с потребителями, с муниципалитетами, кредитными организациями и т.п. При этом не должны исключаться и методы понуждения потребителей к присоединению их к сетям централизованного теплоснабжения, потому что централизация в теплоснабжении является технологическим приемом, направленным на улучшение экологической обстановки в районе теплоснабжения и снижение суммарного расхода топлива в регионе. Очень важно, чтобы потребителям тепла было выгодно покупать централизованное тепло от ^ ТЭЦ любых типов, а не строить собственные котельные или мини ТЭЦ.

Анализ состояния и перспектив рынка тепла до 2010г. показывает, что при значительном спаде основного промышленного производства (почти на 60% от уровня 1990 года) и падении энергопотребления на 22% снижение суммарного по России уровня теплопотребления по сравнению с 1990 годом составило всего 8.2% (падение в промышленности на 20,7%; рост в жилищно-коммунальном секторе на 5,5%, на селе - на 1,8%). Это связано с продолжающимся строительством жилья, как в городах, так и в сельской местности; сохранением большинства видов сантехнического теплопотребления даже на предприятиях, существенно сокративших выпуск основной продукции; низкой эффективностью мер по энергосбережению; большой долей в балансе теплоисточников технологической промышленной нагрузки; недооценкой прибыльности теплофикации и свертыванием текущих и особенно перспективных работ ф по дальнейшему расширению рынка сбыта тепла; необоснованного, без учета конъюнктуры рынка, ценообразования на отпускаемую тепловую энергию, что в ряде случаев привело к отказу потребителей от ее покупки и интенсификации строительства котельных на предприятиях и в жилом секторе.

В настоящее время в нашей стране годовая реализация тепловой энергии составляет 2060 млн. Гкап, на что расходуется 400 млн. т условного топлива. По экспертной оценке теплопотребление России к 2010 году должно составить 2700-3100 млн. Гкал/год, в том числе: промышленность - 1200-1300 млн. Гкал/год; жилищно-коммунальный сектор - 900-1100 млн. Гкал/год; сельскохозяйственные объекты - 600-700 млн. Гкал/год. Рост тепловой нагрузки промышленности в рассматриваемый период с большой степенью вероятности будет происходить за счет обновления и реконструкции действующих * предприятий или строительства новых в зоне действия теплофикационных систем.

Важнейшим аспектом теплоэнергетики является экологический, т.к. производство тепловой энергии на основе органического топлива связано с негативным воздействием на окружающую среду. При этом в зависимости от вида топлива в атмосферу выбрасывается сернистый ангидрид (SO2), оксиды азота (NOx), окислы углерода (СО и СОг) и зола. Объемы выбросов в атмосферу от источника тепла достигают в настоящее время порядка 25% валового объема выбросов от всей промышленности в стране.

Помимо загрязнения атмосферы производство тепла связано с потреблением воды и нередко со сбросом засоленных сточных вод в природные источники воды. Доля энергоисточников в этих стоках оценивается величиной около 5% от общей величины загрязненных стоков промышленности. Здесь не учтена вода, которая используется на охлаждение конденсаторов паровых турбин и которая «загрязнена» только теплом от конденсации пара. Для размещения энергообъектов требуется отвод земель либо в пределах городской застройки, либо на менее ценных территориях на окраинах населенных пунктов. Утечки из тепловых и водопроводных сетей являются одной из основных причин подтопления городских территорий.

Закон РФ "Об охране окружающей природной среды" и «Экологическая доктрина РФ» предусматривают при проектировании промышленных и энергетических объектов наряду с учетом ПДК примесей в воздухе также и соблюдение предельно допустимых нагрузок на окружающую среду [1], и, если проблему теплоснабжения города рассматривать только под углом зрения наименьшего отрицательного воздействия на город энергообъектов, обеспечивающих этот город тепловой энергией, то самым экологически чистым вариантом энергоснабжения города (но не региона в целом) будет вариант с использованием газовых котельных и с получением электрической энергии из федеральной энергосистемы. Однако, в этом случае суммарный расход топлива в регионе будет наибольшим с учетом необходимости сжигания топлива для производства электроэнергии на ГРЭС, расположенных вне городской застройки. Когда же все тепло производит источник, расположенный в городе или по его периметру, выработка электроэнергии, как правило, превышает городские потребности. Расход топлива, сжигаемого в городе при этом, по сравнению с первым вариантом возрастает приблизительно на 30%, с соответствующим увеличением вредных выбросов в пределах города. В то же время суммарный расход топлива в регионе, требуемый для выработки такого количества тепловой и электрической энергии будет минимальным.

С экологической точки зрения важен не только общий объем выбросов, но и их распределение по прилегающей территории. Увеличение же числа небольших котельных с недостаточно эффективными системами сжигания топлива и обезвреживания уходящих газов и водяных стоков, ведет к росту удельных выбросов и, как следствие, увеличивает экологическую нагрузку на город. Определение оптимального по экологическим соображениям варианта энергоснабжения города является многофакторной задачей, которая требует в каждом конкретном случае индивидуального учета выбросов других промышленных объектов, расположенных на территории города, необходимых затрат на строительство и эксплуатацию источников тепла и тепловых сетей от них, а также экологического воздействия на территорию, прилегающую к энергообъекту.

Необходимо также учитывать, что экономически целесообразная степень централизации теплоснабжения во многом зависит и от таких факторов, как теплоплотность (потребность в тепловой мощности на единицу площади городской застройки, МВт/га) и наличие в городе больших избытков промышленного тепла.

Все вышесказанное позволяет заключить, что для централизованного теплоснабжения характерны два важных качества: повышение уровня экологической безопасности и создание благоприятных условий для топливосбережения.

Почти 25-летний (после энергетического кризиса 70-х годов) опыт западноевропейских стран показал правильность выбранной стратегии, т.к. созданные за короткий срок системы централизованного теплоснабжения позволили сократить их потребности в органическом топливе, уменьшить зависимость от импорта, а также снизить техногенную нагрузку энергетики на окружающую среду.

Применительно к городам, основанным на базе наукоемких и высокотехнологичных производств, следует говорить об интегрированной системе теплоснабжения (ИСТС), т.к. их характерной особенностью является тесная связь систем жизнеобеспечения предприятий с общегородской инженерной инфраструктурой [2-4]. При этом режим работы централизованного теплоснабжения оказывает непосредственное влияние также на качество внутренней среды производств, а, следовательно, и на выход годной продукции, в связи с чем при имеющихся значительных мощностях систем централизованного теплоснабжения в условиях жестких технологических и бюджетных ограничений любое повышение их эффективности приведет к ощутимым положительным результатам как для предприятий микроэлектроники, так и для населения. Неслучайно поэтому г.Зеленоград вошел в состав российских энергоэффективных демонстрационных зон в рамках проекта Европейской экономической комиссии ООН "Энергетическая эффективность - 2000", который предполагает создание экономического и правового механизма, а также технических средств, способствующих успешной реализации энергосберегающих технологий.

В общем случае задача рационального построения систем теплоснабжения представляет большую методическую сложность в связи с тем, что эти системы, являющиеся подсистемами больших систем энергетики, непрерывно развиваются во времени и характеризуются многофакторной зависимостью технологических, экономических и экологических показателей как от схемы, состояния машин и агрегатов и режима работы системы централизованного теплоснабжения, так и от структуры оборудования и режима работы энергетической системы в целом.

В свете сказанного становится необходимым исследование любого энергетического предприятия как составной части окружающей человека среды, являющей как приемником, так и источником потоков веществ и энергии, участвующих в процессах.

Актуальность проблемы, таким образом, состоит в том, чтобы предложить такую научно-техническую концепцию теплоснабжения, которая учитывала бы весь комплекс процессов в системе «окружающая среда - предприятие - окружающая среда». Такой подход предполагает разработку, теоретическое и методическое обеспечение новых схем теплоснабжения, высокоэффективных процессов подготовки тепловырабатывающих машин и агрегатов, способных обеспечить необходимую тепловую устойчивость и надежность функционирования системы, гарантирующих высокие технико-экономические и экологические показатели в процессе ее эксплуатации.

Объектом исследования является интегрированная система машин и агрегатов централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.

Предметом исследования является процесс повышения эффективности системы интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы Европейской экономической комиссии ООН «Энергетическая эффективность-2000» (Зеленоград аттестован ЕЭК ООН, Минэнерго и Миннауки РФ в 1994 г. в качестве Демонстрационной зоны высокой и энергетической эффективности, при этом Предприятие ГУЛ «Мостеплоэнерго» было решением Префекта Зеленоградского округа определено в демзоне в качестве головного), а также проекта Глобального Экологического фонда ООН РЭФ/ПРООН RUS/96/G31 "Создание условий для сокращения основных барьеров на пути энергоэффективности в российском жилищном хозяйстве и теплоснабжении". Проект реконструкции и модернизации системы теплоснабжения г.Зеленограда вошел в состав программы «Совместного осуществления проектов -инициатива США», на основе чего был получен и реализован грант Агентства международного развития США (1994-96 г.г.) по автоматизации 20-ти ЦТП в зоне действия РТС-4 г.Зеленограда с созданием единой АСУ ТП района теплоснабжения.

В соответствии с распоряжением Премьера Правительства Москвы и Министерства науки и технологий РФ от 15.01.98 №36-РП-6 об утверждении «Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве» шесть научно-технических проектов из 42 были на конкурсной основе включены в программу от Зеленограда и осуществлялись инженерной службой Предприятия «Мостеплоэнерго» в содружестве с МИЭТ, ГНЦ РФ — НПК «Технологический центр», Институтом высоких температур РАН, Российской Академией архитектуры и строительных наук, другими организациями. В настоящее время научные исследования и инновационная деятельность в области знергоэффективности проводятся в рамках «Городской программы по энергосбережению на 2001-2003 гг. в г.Москве», утвержденной Постановлением Правительства Москвы 09.10.01 №9.12-ПП, в которой имеются адресные поручения Предприятию ГУП «Мостеплоэнерго» в г. Зеленограде по НИОКР и инновационным проектам.

Целью работы является разработка обобщающей научно-технической концепции повышения эффективности процесса интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора, определение на основе системного анализа стратегии энергосбережения при выработке тепла, установление закономерностей и зависимостей гидродинамических, тепло- и массообменных процессов в элементах системы, создание научных и инженерных методик расчета схем выработки и транспортировки тепла по технико-экономическим и экологическим критериям.

Реализация поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

- критический анализ применяемых схем теплоснабжения предприятий микроэлектроники на основе энергоаудита и жилого сектора и практикуемых подходов к подготовке теплопроизводящих машин и агрегатов, в значительной степени определяющих тепловую и гидравлическую устойчивость системы и ее технико-экономические и экологические показатели;

- разработка обобщающей научно-технической концепции процесса теплоснабжения, учитывающей весь комплекс влияния факторов и технологических сред на их пути из окружающей среды через РТС в окружающую среду и рассматривающей станцию как неотъемлемый элемент этой системы.

- анализ процессов производства тепловой энергии, выработка стратегии энергосбережения на основе энерго-экологического менеджмента, определение доминирующих технологий и мероприятий по энергосбережению в машинах и агрегатах интегрированной системы теплоснабжения; теоретическое исследование проблемы стабилизации гидравлических режимов работы тепловых сетей, научно-методическое обеспечение подготовки теплоносителя, экспериментальная проработка новых технологических схем процесса теплоснабжения и оптимизация температурных графиков работы сетей по параметрам стабилизации и минимизации расходов воды;

- теоретические и экспериментальные исследования процессов очистки от накипи теплоэнергетических агрегатов, разработка эффективного моющего средства и процесса эксплутационной промывки котлоагрегатов, повышающего их долговечность, надежность и экономичность;

- теоретическое и экспериментальное исследование экологических аспектов теплоснабжения, анализ материального баланса РТС, разработка процессов и агрегатов для обезвреживания промывочных растворов и выработка рекомендаций по снижению отрицательного воздействия выбросов и сбросов в окружающую среду;

-экономический анализ и обоснование предлагаемых схем теплоснабжения, и процесса промывки теплопроизводящих агрегатов, обеспечивающих соответствие затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники, разработка рекомендаций по повышению экономической эффективности предлагаемых решений.

Научная новизна работы состоит в следующем: разработке обобщающей научно-технической концепции интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора, рассматривающей энергетическое предприятие одновременно как часть окружающей человека среды и как основной объект, обеспечивающий требуемое качество параметров микроклимата для высоких технологий микроэлектроники, которая составляет научную основу для проектирования новых и модернизации действующих систем;

- дальнейшем развитии научных представлений о стабильном теплоснабжении и научно-методическом обеспечении процессов работы водоподготовительных агрегатов; теоретической разработке, исследовании и внедрении процесса промывки водогрейных агрегатов, установлении сопутствующих этому закономерностей массообмена с выявлением режимов операции и создании инженерных методик расчетов конструктивно-технологических параметров машин и агрегатов системы теплоснабжения;

- синтезе нового высокоэффективного технического моющего средства, обладающего уникальными очищающими свойствами и сильнейшей комплексообразующей способностью;

- разработке технологии очистки отработанного моющего раствора, позволяющей более чем в два раза снизить дозу извести в очищенной воде;

- разработке на основе анализа материального баланса предприятия методики технико-экономического и экологического обоснования предложенных высокоэффективных процессов и схем, обеспечивающих приемлемое соотношение экономических и экологических показателей при соответствии затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники.

Научная новизна и значимость предложенных автором диссертации концепций, принципов и методов подтверждена полученными автором патентами на объекты интеллектуальной собственности (№ 2117878, № 2000103 999/04 (004290)2000, №2117875, № 2185426).

Практическая значимость. В результате проведения цикла теоретических и экспериментальных исследований разработаны научно-методические рекомендации по расчету комплекса гидродинамических, тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения, позволяющих создать основу процесса производства тепловой энергии для целей кондиционирования воздуха, отопления и горячего водоснабжения, имеющие практическую значимость, а именно:

1. Научно-техническая концепция теплоснабжения, позволяющая при эксплуатации и модернизации действующих и проектировании перспективных систем учитывать весь комплекс процессов в потоках теплоносителя и энергии на всем пути их преобразования, что обеспечивает эффективность работы по основным параметрам.

2. Система энерго-экологического менеджмента интегрированного теплоснабжения, включающая мониторинг, планирование и реализацию наиболее эффективных мероприятий и технологий по энергосбережению, обеспечивающая снижение затрат топлива на 15-20 %, воды на 25 %, сокращающие трудоемкость обслуживания на 20 %, увеличивающие периоды регламентных работ в 2 раза, долговечность агрегатов в 2 раза.

3. Научно-методические рекомендации по расчету комплекса гидродинамических и тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения, обеспечивающих выработку теплоты в соответствии с технологическими и санитарно-гигиеническими требованиями, обеспечивающие сокращения сроков проектирования в 1,52 раза.

4. Проведен энергоаудит - детальный анализ теплоэнергопотребления основных предприятий электронной промышленности Зеленограда с подготовкой мероприятий по повышению энергоэффективности - АОЗТ «НИИ молекулярной электроники и завод «Микрон», ОАО «Ангстрем», ОАО «Логика» и ОАО «ЭЛМА» на основе методических разработок и при личном участии автора.

5. Инженерные методики, алгоритмы и программы машинного расчета систем водоподготовки, процесс промывки водогрейных агрегатов, процесс и агрегаты обезвреживания промывочных растворов, значительно уменьшающие количество экологически вредных сбросов и обеспечивающие экономию газа в 2002 г. на 4-х котлах на сумму 7734900 руб/год и экономию электроэнергии в 2002 г. на 4-х котлах на сумму 1574900 руб/год.

6. Практические рекомендации по технико-экономическим и экологическим аспектам теплоснабжения, позволяющие определять соотношение выгод и затрат от внедрения предложений автора, полученные автором патенты на способы закрытия системы централизованного теплоснабжения и обеспечения ее нагрузки, а так же способы приготовления технического моющего средства и обезвреживания промывочных растворов.

7. Синтезированное новое высокоэффективное техническое средство обеспечивает предотвращение вторичной сорбции на обрабатываемой поверхности, достаточно простую утилизацию и нейтрализацию вторичных продуктов реакции, снижение количества и агрессивности примесей в водной среде.

Методология и методы исследований. Теоретической основой разработки процессов, повышающих эффективность интегрированного централизованного теплоснабжения производств электронной техники жилищно-коммунального сектора служат системный анализ, а также дифференциальные уравнения неразрывности потока, переноса теплоты, переноса массы и переноса количества движения. Достоверность достигнутых результатов, разработанных физических и математических моделей подтверждена отсутствием противоречий исходных положении известным законам гидродинамики и тепло- и массообмена, обусловлена проверками на адекватность по экспериментальным данным и сравнением со сведениями зарубежных исследователей. Экспериментальные исследования проводились на современном отечественном и зарубежном оборудовании, а также на специально разработанных установках. Адекватность полученных инженерных методик подтверждается аналитическими расчетами и техническими испытаниями. Свидетельством возможности практического применения результатов работы является их успешное использование на многих предприятиях микроэлектроники и теплоэнергетики, а также в организациях и службах жизнеобеспечения различных населенных пунктов.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в следующие объекты и процессы:

-при разработке (в соответствии с техническим заданием МТЭ от 10.10.97) технических условий на ЦП 1-1 № 290 от 04.02.2000 и проекта (шифр 2390-106 от 25.05.2000) Центрального теплового пункта (ЦТП-1) в 1-ом микрорайоне г. Зеленограда, предназначенном для теплоснабжения Центрального конструкторского бюро "Дейтон", ФОК "Импульс", жилых домов №№ 101,106, 107, школ №№ 804, 842, д/сада № 214;

-при разработке программ мер по повышению энергоэффективности теплопотребляющих систем АООТ "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон", ОАО "Логика", ОАО "Ангстрем" и ОАО "ЭЛМА";

-при промышленном изготовлении в соответствии с ТУ2332-310-05808-008-98 нового высокоэффективного технического моющего средства (ТМС) (новизна защищена патентами №№ 2000103 999/04 (004290)2000, 2185426), внедренного в ОАО "Редкинский опытный завод" Российская Федерация;

-при создании "Основных правил безопасной работы с ТМС (ТУ 2332-310-05808008-98 изм. №1)", при разработке "Технического регламента химической промывки водогрейных котлов (ПТМВ-100, КВГМ-100)", а также в промышленную эксплуатацию при промывке котлов типа ПТМВ-100 и КВГМ-100 на РТС-1, РТС-2, РТС-3, РТС-4 в соответствии с "Методикой химической промывки водогрейных котлов" от 7.09.2002 г;

- в учебный процесс Московского государственного института электронной техники (технического университета) в качестве основы учебно-методических разработок по дисциплинам "Теоретические основы защиты окружающей среды", "Процессы и аппараты защиты окружающей среды" и "Экономика природопользования и природоохранной деятельности";

- в научный отчет Российской академии архитектуры и строительных наук по теме: "Методы и технологии по обеспечению энерго- и ресурсосберегающих градостроительных решений при планировке и застройке городов и их систем, формировании транспортной и инженерной инфраструктур" (раздел "Теплоснабжение").

Результаты внедрения обеспечили: улучшение качества горячей воды (снижение кислотных, щелочных и солевых примесей) на предприятиях электронной промышленности, жилом секторе, и детских учреждениях; общую экономию воды на 20-30%; экономию электроэнергии на 10-15%; снижение сброса токсичных веществ; более простую утилизацию отходов промывки; уменьшение продолжительности регламентных работ по промывке котлоагрегатов.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично. Главными из них являются:

-разработка обобщающей научно-технической концепции интегрированного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора;

-разработка раздела «Теплоснабжение» научного отчета Российской академии архитектуры и строительных наук по теме «Методы и технологии по обеспечению энерго- и ресурсосберегающих градостроительных решений при планировке и застройке городов и их систем, формировании транспортной и инженерной инфраструктур»;

-дальнейшее развитие научных представлений о стабильном теплоснабжении и научно-методическом обеспечении процессов работы водоподготовительных агрегатов;

-теоретическая разработка, исследование и внедрение процесса промывки водогрейных агрегатов;

-создание инженерных методик расчетов конструктивно-технологических параметров машин и агрегатов системы теплоснабжения;

- разработка научно-методических рекомендаций по расчету комплекса гидродинамических и тепло- и массообменных процессов в агрегатах системы теплоснабжения

-разработка на основе анализа материального баланса предприятия методики технико-экономического и экологического обоснования предложенных высокоэффективных процессов и схем, обеспечивающих приемлемое соотношение экономических и экологических показателей при соответствии затрат тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производства электронной техники;

- создание технологии очистки отработанного моющего раствора;

- автор диссертации принимал активное участие в методическом обеспечении и натурных обследованиях при проведении энергоаудита и разработке программ повышения энергоэффективности четырех головных ПЭТ Зеленограда, в разработке технических условий на ЦТП-1 и проекта (шифр 2390-106 от 25.05.2000) Центрального теплового пункта (ЦТП-1), методик изготовления и испытаний нового высокоэффективного технического моющего средства (ТУ2332-310-05808-008-98 изм.№1), разработке технического регламента химической промывки водогрейных котлов с использованием ТМС.

Достоверность полученных результатов подтверждается хорошим совпадением теоретически рассчитанных и практически полученных данных, что доказывает корректность предложенной автором теории.

На защиту выносятся: обобщающая научно-техническая концепция интегрированной системы централизованного теплоснабжения производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора; теоретические основы перевода централизованного теплоснабжения с открытой на закрытую технологическую схему как научной базы нормализации основных параметров микроклимата в производствах электронной техники и жилом секторе; научно-методические рекомендации и инженерные методики по расчету и подбору водоподготовительных агрегатов для перевода системы с открытой на закрытую технологическую схему; математические модели и технологический процесс промывки водогрейных агрегатов, технология и агрегаты обезвреживания промывочных растворов и практические рекомендации по повышению надежности, экономичности и экологичности системы теплоснабжения; принципы построения и универсальная система автоматизации теплового пункта; технология синтеза нового высокоэффективного технического моющего средства на основе комбинации сульфатомалеиновой и серной кислот; методика оценки коррозийного воздействия ТМС на конструкционные материалы котлоагрегатов; промышленная технология промывки котлоагрегатов; технико-экономическое и экологическое обоснование схемно-технологических решений, обеспечивающих соответствие затрат тепловой энергии климатическим условиям и требованиям производств электронной техники; результаты внедрений материалов диссертационной работы при разработке технических условий на ЦТП-1, при промышленном изготовлении нового высокоэффективного технического моющего средства, в процесс промывки котлоагрегатов с применением ТМС на основе сульфомалеинового ангидрида.

Апробация работы. Исследования выполнялись в рамках ФЦП «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005г. и на перспективу до 2010г. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре в Российском союзе энергоэффективности (Москва, апрель

1996г.), расширенных техсоветах УТЭХ Правительства Москвы (февраль, июнь 1997г), выставке-семинаре «Москва-Энергоэффективный город» (Москва, апрель, октябрь 1997г.), международной конференции "Социальные проблемы энергосбережения" (Челябинск, июнь, 1997 г.), международном семинаре "Финансовый инжиниринг" (Санкт-Петербург, июнь, 1997 г.), международной конференции по совместному осуществлению проектов (инициатива США) по вопросам энергосбережения и экологии (Прага, апрель, 1996г.), академических чтениях в Российской академии архитектуры и строительных наук (Москва, июль, 1997 г.), конференции по энергосбережению и защите окружающей среды (Копенгаген, август, 1997 г.), XII конференции и выставке «Москва - энергоэффективный город» (Москва, октябрь, 1999г.), IV Международной научно- технической конференции МИЭТ "Экономика и информатика" (Москва, ноябрь 2002г.); Международной научно-практическая конференции (Москва, ноябрь 2002г.) "Малая энергетика Щ 2002г.", на расширенном заседании кафедры промышленной экологии

МИЭТ (Москва, январь 2003г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 35 опубликованных работах, в том числе получены 4 патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 229 наименований и приложений. Общий объем составляет 398 страниц, в том числе 387 страниц основного текста, 76 рисунков, 47 таблиц и 4 приложения.

Выводы по главе 5.

1. Математически обосновано и практически подтверждено, что внедрение в промышленную эксплуатацию ГУП "Мостеплоэнерго" предложенной автором методики промывки котлоагрегатов с использованием нового технического моющего средства ТМС позволило более чем на порядок увеличить экономический эффект (в ценах 1998 года) (9599400 руб/год) по сравнению с традиционными методами химпромывки (188810 руб/год) и очистки с помощью ультразвуковых генераторов (320370 руб/год.).

2. Автором классифицированы источники эколого-экономического эффекта и определены их реальные значения при внедрении предложенных мероприятий по закрытию системы теплоснабжения и технологии промывки котельного оборудования с использованием нового ТМС. Показано, что общий экономический эффект от перевода системы теплоснабжения с открытой на закрытую схему и внедрения технологии промывки котлоагрегатов посредством ТМС составил 15,82млн.руб. (цены 1998 г.).

3. Автором сформулированы основные методологические и практические подходы по дальнейшему совершенствованию централизованного теплоснабжения, повышению его энергетической, экономической и экологической эффективности.

4. Предложена технология очистки отработанного моющего раствора, основанная на его предварительной обработке озоном, что позволяет более чем в два раза ( с 80 г/л до 30 г/л) снизить дозу извести для получения того же качества очищенной воды.

5. Автором установлено, что наиболее целесообразно использовать для удаления основного количества загрязнений - вакуум-фильтр, а маятниковые центрифуги использовать для удаления небольших количеств взвешенных веществ.

6. Разработана статическая модель для определения класса опасности отходов, основанная на использовании систематизированного набора параметров экологической безопасности, который формируется для каждого компонента отхода.

Заключение

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Предложена обобщающая научно-техническая концепция, предполагающая разделение всего комплекса процессов при выработке тепла на три экологически замкнутых блока. Определено одно из стратегических направлений реализации предложенной концепции и повышения эффективности централизованного теплоснабжения - переход с открытой технологической схемы на закрытую.

2. Обосновано, что для более эффективной и надежной работы РТП необходимо резервирование подогревателей верхней ступени нагрева и подпиточной воды путем их разделения на два блока. При этом поверхность нагрева каждого блока должна составлять « 70 % требуемой расчетной поверхности нагрева подогревателей.

3. Разработаны технологические схемы тепловых пунктов, основанные на использовании обратной сетевой воды для целей горячего водоснабжения, обеспечивающие экономию тепла и электроэнергии в размере 8 - 10 % и 25 - 35 % соответственно при одновременном повышении точности параметров микроклимата чистых помещений производств электронной техники и качества теплоснабжения жилищно-коммунального сектора.

4. Автором предложены научно-методические основы расчета и выбора машин и агрегатов для перевода на закрытую систему горячего водоснабжения (патент на изобретение №2117876), способы обеспечения нагрузки в системах централизованного теплоснабжения (патент на изобретение №2117875), рекомендации по автоматизации высокоэффективных АСУ ТП теплоснабжения различного уровня.

5. Автором синтезировано новое высокоэффективное техническое моющее средство (ТМС) (новизна защищена патентами №№ 2000103 999/04 (004290)2000, 2185426), обладающее уникальными очищающими свойствами и сильнейшей комплексообразующей способностью, предотвращая вторичную сорбцию на обрабатываемую поверхность.

6. Разработана методика процесса промывки котлоагрегатов с применением ТМС, позволившая значительно увеличить их срок службы из-за меньшей коррозийной активности нового ТМС.

7. Автором классифицированы источники эколого-экономического эффекта и определены их реальные значения при внедрении предложенных мероприятий по закрытию системы теплоснабжения и технологии промывки котельного оборудования с использованием нового ТМС, при этом общий экономический эффект составил 15,82млн.руб. (цены 1998 г.).

8. Предложена технология очистки отработанного моющего раствора, основанная на его предварительной обработке озоном, что позволяет более чем в два раза ( с 80 г/л до 30 г/л) снизить дозу извести.

9. Разработана статическая модель для определения класса опасности отходов, основанная на использовании систематизированного набора параметров экологической безопасности.

10. Результаты диссертационной работы внедрены при разработке технических условий на ЦТП-1, предназначенном для теплоснабжения ЦКБ "Дейтон", ФОК "Импульс", жилых домов, школ и детских садов; при промышленном изготовлении нового высокоэффективного технического моющего средства (ТМС), внедренного в ОАО "Редкинский опытный завод"; в промышленную эксплуатацию при промывке котлов типа ПТМВ-100 и КВГМ-100 на РТС-1, РТС-2, РТС-3, РТС-4 Зеленограда, что обеспечило: общую экономию воды на 20-30%; экономию электроэнергии на 10-15%; снижение сброса токсичных веществ; более простую утилизацию отходов промывки; уменьшение продолжительности регламентных работ по промывке котлоагрегатов. Ряд положений диссертационной работы учтен в разрабатываемых генеральных планах г.г.Королев и Казань (разделы теплоснабжения).

1. Закон Р.Ф. «Об охране окружающей природной среды» в ред. Законов1. РФ от 02.06.93 №5076-1.

2. Каракеян В.И., Пасков В.В. Способ оптимизации технологических схем теплоснабжения производств электронной техники. //Сб. научн. тр. Научные основы разработки новых технологий и технологического оборудования производства СБИС. М.:МИЭТ,1998, 264 с.

3. Каракеян В.И. Научные основы нормализации основных параметров микроклимата технологии интегральных схем в чистых производственных помещениях. / Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. М:1994, 461 с.

4. Пасков В.В. Исследование и оптимизация систем теплоснабжения производств электронной техники / Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М: 1997,166с.

5. А.А.Ионин, Б.М.Хлыбов, В.Н. Братенков, Е.Н. Тарлецкая. Теплоснабжение. Под ред. д.т.н., проф. А. А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982, 336с.

6. Е.Я. Соколов. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1982, 360с.

7. Ливчак В.И., Манюк В.И. Эффективность и качество теплоснабжения.// Городское хозяйство Москвы. №6, 1978, 5с.

8. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергия, 1977, 355с.

9. Шкловер A.M. Теплопередача при периодических тепловых воздействиях. М. JI.: Госэнергоиздат. 1961, 159с.

10. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. Учеб. для вузов, 2-е изд., М.: Высшая школа, 1982, 415с.

11. И. Богословский В.Н., Кокорин (ЭЛ., Петров П.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М.: Стройиздат. 1985, 367с.

12. Богуславский Л.Д. Снижение расхода энергии при работе систем отопления и вентиляции. 2-е изд., М.: Стройиздат. 1985, 337с.

13. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. 2-е изд., М.: Стройиздат. 1982, 177с.

14. Кувшинов Ю.Я. Расчет нестационарного теплового режима помещения.// Водоснабжение и санитарная техника. 1987, № 6, с.13-16.

15. Богословский В.Н., Кувшинов Ю.Я. Годовые затраты тепла и холода системами кондиционирования микроклимата.// Инф. вып. ГПИ Сантехпроект, М.: 1968, № 6, с.1-56.

16. Каракеян В.И., Пасков В.В. Расчет регулирования интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки. // Сб.научн.тр.Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники.М.: МИЭТ, 2000, 260с.

17. Ильчинский Е.С., Пасков В.В., Прасолов В.Н., Прогрессивные методы контроля тепловых режимов центральных тепловых пунктов (ЦТП).//Энергосбережение №9, 2000,с.25-26.

18. Громов Н.К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. М. : Энергия, 1979, 248с.

19. Красовицкий Б.М. и др. Экономическая эффективность автоматизации существующих систем теплоснабжения.// Водоснабжение и санитарная техника, №2 ,1975, 6с.

20. ДолгушевА.И., Каракеян В.И., Редин В.М., Ушаков В.И. Научная концепция технологической экологии интегральной микроэлектроники.//Электронная промышленность. 1988, с.3-5.

21. Каракеян В.И., Редин В.М., Ушаков В.И. и др. Производственно-технологическая экология изделий электронной техники и принципы организации чистых помещений.// Под ред. Ушакова В.И., М.: МИЭТ, 1988, 77с.

22. Каракеян В.И., Муравин И.А., Рябышенков А.С. и др. Расчет параметров воздуха и характеристик чистых технологических помещений.// Электронная промышленность, вып. 7(155), 1986, с.23-25.

23. Каракеян В.И., Муравин И.А., Ушаков В.И. и др. Влияние климатических параметров наружной среды на функционирование чистых технологических помещений.// Электронная промышленность. 1986, № 7, с.33-34.

24. Ушаков В.И. Теория процессов в воздухопроводных сетях рудников и шахт и нормализация параметров воздуха для пневмоприводов горных машин.// Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: 1983, 473с.

25. Дьяков Ю.Н., Яковлев А.Т., Адгезианов Г.Д., Макаров В.М., Развитие технологии получения сверхчистых газов.// Электронная промышленность. 1989, № 5, с.З.

26. Афонин С.М., Осокин В.И., Сазонов А.А., Автоматизация обеспечения микроклимата и технологических процессов в чистых производственных помещениях.// Под ред. Сазонова А.А., М.: МИЭТ. 1990, с.182-185.

27. Санитарные правила для производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Минздрав СССР, 1990, 16с.

28. Аввакумова A.M. Электрорегистры в ванных комнатах.// Водоснабжение и санитарная техника, № 11, 1985, 8с.

29. Якимов ВЛ. Технико-экономический анализ систем централизованного теплоснабжения.// Труды ВНИПИэнергопром, 1980, Юс.

30. Якимов B.JI. Разработка и исследование центральных тепловых пунктов и абонентских вводов систем однотрубного теплоснабжения, Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1972, 185с.

31. Ушаков В.И., Каракеян В.И., Редин В.М. и др. Прецизионное кондиционирование воздуха в чистых производственных помещениях.// Под ред. Ушакова В.И. М.: МИЭТ, 1988, 68с.

32. Пасков В.В. О реализации в г. Зеленограде проекта комплексной автоматизации 20 ЦТП в зоне действия РТС-4 "Малино".// Сб. статей "Социальные проблемы энергосбережения" 1997, № 5, с.9-10.

33. Пасков В.В. Раздел "Инженерное оборудование". ТЭО Концепция комплексной реконструкции и модернизации застройки территории муниципального округа "Щукино" г.Москвы, 1996,90с.

34. Белоконов А.Ф. Опыт применения комплексного водного режима тепловых сетей. // Энергетик. 2000, №3 с.34-35.

35. Магдольна Гебхардт, Эрвин Генгер. Осуществленные технологии водоподготовки.// Энергетик, 2000, спецвыпуск с.29-34.

36. Соловьев С.Ф., Шадрина Н.И., Современные проблемы эксплуатационных очисток котлов энергоблоков СКД. // Теплоэнергетика.№7. 1998. с.7-13.

37. Чудновская И.И. Структура и фазовый состав внутритрубных образований в НРЧ. // Теплоэнергетика 1979.№11 с.68-69.

38. Осташев А. В. ,Гаровник Н. А. Анализ аварий котлов КВГ // ВИГИ НМЛ. Новороссийск, 1975 , № 7, с. 5-26.

39. Гольдефон А. К„ Щербакова А,В, Методы снижения подшламовой коррозии в котлах. // Тр ЦНИИМа, 1974, Вып. 191, с.51-56.

40. Мочан С. Н., Липец А. У., Коган Г. М. Оценка надежности проектируемых котлов //Электрические станции, 1975, N11, с 6-8.

41. Акользин П.А, Коррозия и защита металла теплоэнергетическогооборудования. М.: Энергоатомиздат,1982,304 с.

42. Акользин П.А. Предупреждение коррозии металла котлов. М.: Энергия, 1975, 294с.

43. Ольховский Г.Г., Морозов О.В., Тумановский И.Д. История, достижения и перспективы отечественной теплоэнергетической науки.

44. Энергетик -12,2000, с.32-34.

45. Химические очистки теплоэнергетического оборудования / Под ред. Маргуловой Т. X. М.; Энергия, 1978, 175 с.

46. Чудновская И. И., Штерн 3. Ю, Заричняк Ю., Муратова Б.Л. Метод и результаты исследования внутритрубных отложений // Температурный режим и гидродинамика парогенераторов JT: 1978, с 21-32.

47. Николаева Н. М. Химическое равновесие в водных растворах при повышенных температурах. Новосибирск.: Наука АН СССР, Сиб. отд., 1982, 232 с.

48. Вихров В. Ф., Шкроб М. С. ВодоподготовкаМ.: Энергия, 1973,416 с.

49. Кравец АЛ. Влияние шероховатости накипи на теплоотдачу в теплообменных аппаратах // Теплопроводность и конвективный теплообмен. Киев.: 1980, с. 86-90.

50. Минаев А. И. Сопь Л.И., Подушный A.M. Коррозионные процессы в парогенераторньгх установках // Тез, докл,25 н.т.к., Владивосток: ДВПИ, 1978, с.51-52.

51. Дубовой Н.Д., Лохоткин С.В. Технологические средства газовой расходометрии на основе тепломассопереноса.// Тезисы доклада МНТК "Микроэлектроника и информатика".-М., МИЭТ, 1995.-С.143-144.

52. МанькинаН. Н. Исследование условий образования железоокисных отложений //Теплоэнергетика, 1960, N 3, с. 36-41.

53. Романов П. Г., Дмитриев Г. И., Калмыков А. И. Образование отложений окислов железа на обогреваемой поверхности теплообменных аппаратов // Тез. докл, нтк. Л.: Судостроение, 1975, с. 116-118.

54. Тевлин СЛ. Оценка концентрирования примесей охлаждающей среды на теплообменных поверхностях при кипении // Теплоэнергетика, 1978, № 8, с.71-74.

55. Филимонов О. В., Вайнман А. Б., Гофман И. Н. Связь внутрикотловой коррозии и накипеобразования с магнитным полем парогенерирующих труб // Теплоэнергетика, 1977, № 10, с. 66-68.

56. Соловьёв С. Ф., Шадрина Н.И. Современные проблемы эксплуатационных химических очисток котлов энергоблоков СКД. // Теплоэнергетика, 1998, №7, с. 7-13.

57. Манькина Н.Н., Котов Б.Л. К вопросу о механизме железоокисного накипеобразования. //Теплоэнергетика, 1973, № 9, с. 54 -56.

58. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача, М.: Энергоиздат, 1981,412с.

59. Сурин С.М. Теоретические основы очистки судовых котлов от накипных отложений /Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. Одесса, 1986,376 с.

60. Tomlinson L Mechanism of corrosion of carbon and low alloy ferritic steels by high temperature water// Corrosion (NACE), 1981 V.37.N 10.P.591-596.

61. Дубовой Н.Д., Лохоткин C.B. Автоматизированные системы измерения расходов и их использование в нейронных моделях АСУ ТП // Труды МНТК "Непрерывнологические нейронные сети и модели". Модели технических систем, 1995.-T.3.-C.35.

62. ОНД-90. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. С.-Петербург, 1992 г., 87с.

63. РД 153.3.0-02.306-98 Правила организации контроля выбросов на тепловых электростанциях и котельных. М.: 1998, 78 с.

64. РД 34.02.305-98. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС. М. :1998, 82с.

65. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах менее 30 т/ч или менее 20 Гкал/ч. М. : 1999г.

66. Закон РФ «Об энергосбережении» №28-ФЗ.Зю04.96.

67. Каракеян В.И., Пасков В.В. Оптимизация плана энергосбережения в интегрированной системе теплоснабжения производств электронной техники.//Сб. научн. тр. Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники. М: МИЭТ, 2000, 260с.

68. Каракеян В.И., Пасков В.В. О концепции интегрированной системы теплоснабжения производств электронной техники и городской застройки.// Сб. научн. тр. Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники. М: МИЭТ, 2000, 260с.

69. Каракеян В.И., Масловский М.В., Пасков В.В. Технико-экономические аспекты оптимизации интегрированных систем теплоснабжения.// Сб. научн. тр. Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники. М: МИЭТ, 2000, 260с.

70. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов /Под ред. проф. Э.В.Гирусова; М.: Закон и право, ЮНИТИ, 1998.455с.

71. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии , М.: Химия, 1971. 784 с.

72. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд.2-е. В 2-х кн. Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995, 400с.

73. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов.изд.2-е.В- 2-х кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 1995, 368с.

74. Методика выбора оптимальных расчетных температур сетевой воды в подающих трубопроводах систем теплоснабжения от котельных и ТЭЦ, Гипрокоммунэнерго. Сиб. отд. ВНИПИэнергопром, М., 1976.

75. Рузавин Г.С. Исследование и разработка методов повышения эффективности использования тепла при централизованном теплоснабжении. / Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1975, 175с.

76. Пасков В.В., Прасолов В.Н. Проект АСУ ТП теплоснабжения муниципального округа "Крюково" в Зеленограде. // Энергосбережение, № 5,6, 1997, с.18-23.

77. Якимов B.JI., Пасков В.В. Реконструкция тепловых пунктов открытых систем теплоснабжения. // Материалы семинара "Москва энергоэффективный город", 22-24 апреля 1997г., с.6.

78. Пасков В.В. Реконструкция тепловых пунктов с применением западных технологий. // Материалы семинара "Москва Энергоэффективный город", 23-24 апреля 1997г., с.7.

79. Пасков В.В. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения. // Водоснабжение и санитарная техника. 1996, № 5, 2с.

80. Константинова В.Е. Надежность систем центрального водяного отопления в зданиях повышенной этажности. Стройиздат, М.: 1976, 128с.

81. Беляев Г.И., Гиршфельд В.Я., Миркина А.И. Влияние переменного режима теплосети на работу турбины Т-100-130 по тепловому графику.// Теплоэнергетика, №4 ,1972, 7с.

82. Якимов B.JI, Система теплоснабжения с присоединением потребителей по независимой схеме, а. с. № 547589, 1976.

83. Фортунатов В.П., Способ обеспечения нагрузки горячего водоснабжения в открытой системе теплоснабжения, а. с. № 1281832,1983.

84. Якимов В.Л., Фортунатов В.П., Закрытая водяная система централизованного теплоснабжения, а. с. № 928135, 1980.

85. Якимов В.Л. Повышение эффективности открытых систем централизованного теплоснабжения.// Труды института ВНИПИэнергопром, № 10, 1978, 6с.

86. Фаликов B.C., Витальев В.П., Лапир М.А., Удовенко В.Е. и др. Комплексная автоматизация отпуска теплоты в системах теплоснабжения с ЦТП. // Водоснабжение и санитарная техника. №10,1984, 11с.

87. Наумов А.Л. Совершенствование систем отопления. // АВОК, 1990, №1, с.20-24.

88. Якимов В.Л. Рациональная система независимого присоединения потребителей к тепловым сетям закрытых систем централизованного теплоснабжения. // Труды ВНИПИэнергопром. М.: 1977, №9, 8с.

89. Капмаков А.А., Кувшинов Ю.Я., Романов С.С., Щелкунов С.А. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. Учеб. для вузов. Под ред. Богусловского В.Н. М.: Стройиздат, 1986, 479с.

90. Маркус Т.А., Моррис Э.Н. Здания, климат и энергия. // Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат. 1985, 544с.

91. Пасков В.В. Применение водных растворов технического моющего средства (ТМС) для очистки внутренних поверхностей нагревакотлов. // Тезисы докладов семинара «Водоподготовка и воздухохимические реактивы» ТЭС-2001, Москва: 2002, 2с.

92. Богословский В.Н. Проблемы развития строительной теплофизики зданий на современном этапе. // АВОК, 1990, № 1, с. 15-19.

93. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1972, 97с.

94. Садовская Т.Н. Строительные нормы и правила проблемы и решения. // АВОК, 1992, № 1, с.36.

95. Титов В.П. Новый взгляд на старую проблему. // АВОК, 1992, №3-4,с.16-17.

96. Барановский Н.В., Коваленко J1.M., Ястребентский А.Р., Пластинчатые и спиральные теплообменники. М.: Машиностроение. 1973, 288с.

97. Водоподготовка, процессы и аппараты. // Под ред. Мартыновой О.И., Атомиздат. М.: 1977, 176с.

98. Типовой проект защиты баков-аккумуляторов горячей воды открытых систем теплоснабжения герметизирующими жидкостями, Альбом № 2 "Антикоррозионная защита". ВНИПИэнергопром. М.: 1986, 65с.

99. Дубовой Н.Д., Лохоткин С.В. Численный расчет деформации теплового импульса в цилиндрическом объеме// Труды МНТК "Непрерывнологические нейронные сети и модели". Модели технических систем, 1995.-T.3.-C.34.

100. Фангер П.О. Новое уравнение для определения качества воздуха в помещении, необходимого для создания комфортных условий. // АВОК, 1990, № 1, с.33-35.

101. Fanger P.O. Introduction of the olf and decipol - unit to quantity air pollution perceived by humans indoors and outdoors. Energy and Buldings. 1988, v.12, p.p.1-6.

102. Fanger P.O., Louridsen J., Bluyssen P., Clansen G. Air pollution souces in offices and assembly halls, quantifiedby the olf unit. Energy and Buildings. 1988, v.12, p.p.7-9.

103. Yaglou C.P., Riley E.C., Coggins D.I. Ventilation requirements. ASHR and V.E Transactions, v.42, p.p. 133-162.

104. Пасков B.B., Шафигуллин Ф.Ш., Григос В.И. ,Шевяков М.И., Химическая очистка водогрейного оборудования на предприятии МГП «Мостеплоэнерго» г.Зеленограда //Энергосбережение,2000, №1, с54-57.

105. Руководящие указания по предпусковой химической очистке теплоэнергетического оборудования БТИ ОРГРЭС. Москва: 1968.101с.

106. Методические указания по предпусковой химической очистке теплоэнергетического оборудования МУ 34-70-113-85. СПО «Союзтехноэнерго», М.: 1986,83с.

107. Гольдефон А.К.; Щербакова JI.E. Исследования по разработке технологии очистки судовых воздухоохладителей //Тр. ЦНИИМФа, 1973, Вып. 175, с.68-81

108. Молчадский М.Т. Огородникова А. П. Промывка котлов ТП-Г70 композициями на основе комплексонов. //Энергетик, 1997, № 10, с. 18-19

109. Молчадский М.Т, Удаление медных отложений с помощью комплексонных промывок //Энергетик, 1974,N 9, с. 16-17.

110. Тевлин С. А., Богатырев С. В. Выбор температур раствора при проведении отмывок железоокисных отложений комплексонами, // Сб. трудов МЭИ, 1976, Вып. 293, с. 24-27.

111. Соловьёв Б.В., Константинов Е.А. Предпусковые очистки и промывки оборудования ЯЭУ, М.: Энергоатомиздат, 1984,160 с.

112. Иванова А.В. Влияние различных воздействий на поверхностные отложения продуктов коррозии углеродистой стали в потокеобессоленной воды. // Теплоэнергетика, 1999, №7, с. 16-19.

113. Шицман М.Е., Мидлер JI.C. Горячая водно-кислородная обработка -альтернатива кислотным очисткам трактов энергоблоков// Энергетическое строительство. 1990, № 1, с. 22-29.

114. Shitsman М.Е., Midler L.S., Seryogin S.V. Hot Water-Oxygen Treatment (HWOT) as an Alternative to Chemical Cleaning of Once-I Through Boilers // EPRI Third Intern. Cycle Chem. Conf. Baltimore, t USA, June 46, 1991. P. 3.31-3.41

115. Пасков В.В. Применение водных растворов технического моющего средства на основе сульфомапеинового ангидрида для защиты внутренних поверхностей нагрева.// Теплоэнергетика, №7, 2002, с.71-74.

116. Методические указания по эксплуатационной химической очистке котлов энергоблоков сверхкритического давления. РД 34.37.403-91. М.: СПО Союзтехэнерго, 1991, 121 с.

117. Маргулова Т.Х., Медведева P.JI. Толубаев Г.А. Отмывка котла высокого давления на ходу при сниженных параметрах, //Электрические станции, 1974, №10, с. 6-7.

118. Гликина Ф.В., Харьковская Ж Л, и др., Влияние восстановителей и ингибиторов на процесс растворения железоокисных отложений. // Теплоэнергетика, 1981, № 6, с.70-71

119. Пасков В.В., Шафитуллин Ф.Ш., Григос В.И., Каракеян В.И. Исследование технологических параметров химической очистки элементов водогрейного оборудования// Теплоэнергетика.-М. -№7, 2003.- С.60-62.

120. Алексеев А.В., Опыт эксплуатационной очистки котлов от железоокиеных отложений. // Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках М.: 1972, Вып.А, с. 73-76

121. Аксельруд Т.А., Молчанов А. Д, Растворение твердых веществ, М. Химия, 19770,288 с.

122. Безнадежных MJI, Инженерные методы составления уравнений скорости реакций и расчеты кинетических коэффициентов. JL: Химия, 1873, 257 с.

123. Филиппов Г.А., Салтанов Г.А., Кукушкин А.Н. Гидродинамика и теплообмен в присутствии ПАВ. М.: Энергоатомиздат, 1988, 210с.

124. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.В. Математическое моделирование процессов растворения. JL: Химия. 1971,288 с.

125. Массопередача с химической реакцией. Справочник по свойствам, методам анализа и очистка воды. JI.: Химия, 1971, 223 с.

126. Геращенко А.Я. Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем. Киев. Наукова думка, 1978,491 с.

127. Долежалик В. Подобие и моделирование в химической технологии. М.:Гостоптехиздат. 1960, 96 с.

128. Зенкович Ю.В., Секретарь В.Э. О механизме образования железоокисных отложений в трубах парогенераторов.//Тр. ЦКТИ. М.: 1974, N 123, с.5-16.

129. Исследование физических процессов в современных парогенераторов. Под. ред. Ковалева A.JL, Лелеева К.С. //Тр. МЭИ, 1975, Вып. 269, 153 с.

130. Каменская И.Н., Смирнова Л.В. Химический состав накипей образующихся в испарителях морских судов //Тр. ЦНИИМФа, 1971, Вып. 142, с. 92-103.

131. Кондратьев А.П. Шестопалов Е.В. Основы физического эксперимента и математическая обработка результатов измерений. М.:Атомиздат, 1977, 101с.

132. Пасков В.В. Оценка стойкости резины NBR и EPDM уплотнительных элементов теплообменников к воздействию "технического моющего средства"// Энергетик.-М.- №1, 2002.- С.34-35.

133. Басхольм Ю.Б., Об оптимальных условиях применения комплексонов для парогенераторовТЭС . //Теплоэнергетика, 1976,N 2, с. 83-85

134. Кузьменко Н.И. Якимец Е.М. О кинетике термолиза растворов трилона Би ЭДТА при повышенных давлениях и температурах // Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках. М.: 1978, с. 47-50

135. Кузин B.JL, Шадрина Н.И., Мефодин И.В., Левитина И.В. Моющие средства компании «ЕСТОС». // Энергетик, 1999, №4 с.26-27.

136. Методические указания по химической очистке питательного и пароводяного трактов энергоблоков мощностью 300 МВт от медных отложений перед переводом их на нейтрально-кислородный режим. МУ 34-70-071-84. М.: СПОСоюзтехэнерго, 1985, 130с.

137. Лайхтер Л.Б. О кинетике растворения окислов железа в соляной кислоте./Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук.М.:1969, 250с.

138. Кульский Л.А. Основы химии и технологии очистки воды. Киев.: Наукова думка, 1991, 565с.

139. Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода. М.: Стройиздат, 1995, 176с.

140. Фейзиев Г.К. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.: Энергоатомиздат, 1998, 192с.

141. Глебов В.П., Зусман П.А., Таратута В. А., Эскнн-Н. Исследование структуры и физикохимических характеристик железоокиеных отложений в экранах парогенераторов СКД // Теплоэнергетика. 1978, №2, с. 57-60.

142. Белазин С.А., Глнкяна Ф.Е., Шадрина Н.И. Защитное действие ингибиторов коррозии сталей в растворах соляной кислоты при температурах 100- 160°С.// Теплоэнергетика. 1977, №4, с. 52-54.

143. Шадрина Н.И. Защита котельных сталей от коррозии при химических очистках блоков высоких и сверхкритических параметров/Автореферат канд, диссерт. М: 1971.28 с.

144. Ходырев Б.Н., Федосеев Б.С., Панченко В.В. и др. О критериях выбора типа ВПУ для обессоливания воды, содержащей органические вещества.// Энергетик, №12, 1992. с. 15-18.

145. Григорьева В.А., Зорина В.М. (ред.) Справочник. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. М.: Энергоатомиздат, 1981, 320с.

146. Кострикин Ю.М. и др. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого давления: Справочник // Ю.М.Кострикин, Н.А. Мещерский, О.В. Коровина М.: Энергоиздат, 1990, 254с.

147. Иванова И.В. Влияние различных воздействий на поверхностные отложения продуктов коррозии углеродистой стали в потоке обессоленной воды. // Теплоэнергетика. 1996, N4, с. 16-19

148. Иванова Н.В. Шицман М.Е. Состав и толщина приповерхностных оксидных пленок на стали, формирующихся в глубокообессоленной воде //ЖХФ. 1992.T.66.N6.C. 1580-1586.

149. Иванова Н.В., Шицман М.Е. Комплексное исследование продуктов коррозии стали, формирующихся в проточной обессоленной воде при поляризации и кислородной пассивации // Электрические станции. 1991, №12, с. 67-73.

150. Tomlinson L., Cory N.J. Hydrogen emission during the steam oxidation of terrific steels: kinetics and mechanism // Corrosion Science. 1989, Vol. 29, № 8. P. 939-965.

151. Иванова Н.В. Особенности взаимодействия в системе железо вода // ЖФХ. 1994, т.68. № 9. с. 1577-1579.

152. Каракеян В.И., Пасков В.В. Стратегия энергосбережения в интегральной системе теплоснабжения.// Тезисы докладов 3-й Международной научно-технической конференции «Электроники и информатики XXI век». - М.: МИЭТ, 2000, с.452.

153. Грибов Б.Г., Григос В.И., Пасков В.В., Печенко В.В., Шевяков М.М., Шевякова JI.M. Способ приготовления моющего средства. Патент №2000103999/04(004220) 2000.

154. Маргулова Т. X., Филлипцева В.Д. О расширении температурного предела метода пассивации и консервации перлитных сталей в процессе комплексной обработки. //Теплоэнергетика, 1975, № 11, с. 27-29

155. Маргулова Т.К. Применение комплексонов в теплоэнергетике. М.: Энергия, 1973, 264 с.

156. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии, М; Химия», 1975, 336 с.

157. Мартынова О.И. Ежегодная международная конференция по водным режимам и обработке воды (США, Питтсбург, 1992 г.) // Теплоэнергетика. 1993, № 9, с. 72-75.

158. Манькина Н.Н. Обобщение опыта парокислородной очистки и пассивации пароводяных трактов мощных энергоблоков.// Энергетическое строительство. 1988, № 7, с. 22-24.

159. Амосова Э.Г., Гутникова Р.И. О свойствах взвеси и осадков, содержащих сульфат кальция и гидрооксид магния. // Энергетик 1995. №11, с.20-22.

160. Кострикина Е.Ю., Модестова Т.Д. Способы консервации энергетического оборудования с использованием ингибиторов коррозии. //Энергетик. 1996, №4 с.22-24.

161. Филиппов Г.А., Кукушкин А.Н. и др. Консервация теплоэнергетического оборудования с использованием реагентов на основе пленкообразующих аминов. // Теплоэнергетик. 1999, №9, с.71-75.

162. Глазырин А.И., Кострикина Е.Ю. Консервация • энергетического оборудования. М.: Энергоатомиздат. 1987, 308с.

163. Акользин А.П. Противокоррозионная защита стали пленкообразователями. М.: Металлургия, 1989, 312с.

164. Филиппов Г.А., Мартынова О.И. и др. К вопросу о консервации оборудования ТЭС и АЭС с использованием пленкообразующих аминов. // Теплоэнергетика, №4, 1999, с.48-52.

165. Пасков В.В. Оценка стойкости резины NBR и EPDM уплотнительных элементов теплообменников к воздействию технического моющего средства. // Энергетик, 2002, №1, с.34-35.

166. Методические указания по консервации тепломеханического оборудования с применением пленкообразующих аминов. РД 34.20.596-97. М.: Фирма ОРГРЭС, 1997, 1 Юс.

167. Грибов Б.Г., Родионов Р.А., Трунов Е.А., Трунов К.Е., Шевякова JI.H, Способ приготовления моющего средства. Патент №2115701, 1997.

168. Регина Э.С., Воробьева JT.JT., Бактновская Я.Б., О составе отложений на внутренних поверхностях экранных труб водогрейных котлов. // Энергетик, 1976, №1, с. 13-14.

169. Романков П.Г., Рашковская H.R, Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии. JI.: Химия. 1975,336 с.

170. Пасков В.В., Шафигуллин Ф.Ш., Григос В.И., Каракеян В.И. Исследование технологических параметров химической очистки водогрейного оборудования. // Теплоэнергетика, 2002, №6, с.31-36.

171. ЕРМ Third Intern. Cycle Chem. Conf. Introduction Baltimore, USA, June 4-6, 1991.

172. Сирота A.M., Латунин В.И. О механизме коррозии углеродистой стали в потоке нейтральной глубокообессоленной воды // Электрические станции. 1990, № 11, с. 50-53.

173. Sirota A.M. Experimental verification of some up-to-date concepts of mild carbon steel corrosion under boiler feedwater conditions // | Warme und Stoffiibertragung. 1991, 26, S. 307-313.

174. Иванова H.B., Шицман M.E. Состав и толщина приповерхностных оксидных пленок на стали, формирующихся в глубокообессоленной воде // ЖФХ. 1992, Т. 66, №6. с. 1580-1586.

175. Сирота A.M., Латунин В.И. Экспериментальное исследование коррозии сталей 20 и 12Х1МФ в обессоленной воде весовым и электрохимическим методами // Теплоэнергетика- 1992. №4. С. 51-57

176. Акользин П.А, Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1968,406 с.

177. Левин МЛ. Теоретические основы электрохимии, М.; Металлургия» 1991, 544 с.

178. Мигдли Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды. М.: Мир, 1980,516 с.

179. Фомин М.Н., Жигалова К.А. Методы коррозионных испытаний металлов. М.: Металлургия, 1986, 256с.

180. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970, 432с.

181. Сусленникова В.Н., Киселева Е.К. Руководство по приготовлению титровальных растворов. М.: Химия, 1973, с.

182. Таубе Н.Р. Баранова. А.Г. Практические указания по химии воды, М., Высшая школа, 1978, 128с

183. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972, 328 с.

184. Каракеян В.И., Кольцов В.Б., Рябышенков А.С. Определение эколого-экономической эффективности природоохранных мероприятий. Методические указания по курсу «Экономика природопользования» / Под ред. В.И. Каракеяна М.: МИЭТ, 1999, 52с.

185. Временная методика определения предотвращенного ущерба. Утверждена 9.03.99г. 98с.

186. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений: пер. с англ. под ред. Я. Б. Черткова. М.: Мир, 1980, 606с.

187. Каракеян В.И. Экономика природопользования: уч. пособие М.: ГТУ МИЭТ, 1993,124с.

188. Шишов В.Н., Лоскутов В.К. Эколого-экономические критерии эффективности природопользования. // Инженерная экология. 1997, №1, с.28-36.

189. Сарнацкий ЭБ., Пасков ВБ. Интегральный подход к энергосбежению и повышению энергоэффекгивности теплоэнергетического хозяйства Зеленограда // Теплоэффекгивные технологтш. Информационный бюллетень. №4,2000,с.46-51.

190. Молдаванов О.И. Социально-методологические проблемы инженерной экологии. // Инженерная экология. 1997, №1, с.2-9.

191. Годдатко К.Ф. и др. «Справочник по котельным установкам малой производительности», М.: Энергоатомиздат, 1989, 308с.

192. Справочник структурных показателей для формирования свободных цен на энергоремонт. Часть XIV, Очистка теплосилового оборудования Утв. Минтопэнерго РФ, 28.09.92г. 1 Юс.

193. Методические указания о подготовке и передаче информации о тепловой экономичности работы электростанций и энергосистем. МУ-34-70-063-84,25с.

194. Инструкция по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в энергетике, М.: 1986г. 15с.

195. Каракеян В.И., Березина Н.В., Пасков В.В. Влияние колебаний относительной влажности на качество воздушной среды в ЧПП.//С6. научн. тр. Научные основы разработки технологий и оборудования микроэлектроники. М.: МИЭТ, 2000, 260с.

196. Сборник нормативных документов по переработке, обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Промэкознание. М.: 1991г. 210с.

197. Справочник химика, т. 1-6, Химия, М.-Л.: 1962-1967, 310с.

198. Вредные вещества в промышленности, т. 1-3. Химия: JI., 1977, 287с.

199. СанПиН 2.1.7.573-96. М.: 1997, 135с.

200. Измеров К.Ф. и др. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии, М.: 1977, 210с.

201. Требования к качеству сточных вод и их осадков, используемых для орошения и удобрения, Минсельхозпрод РФ, М.: 1995, 86с.

202. Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды (Приказ № 511 от 15 июня 2001г. МПР России).

203. Чистякова С.Б. Охрана окружающей среды. Москва, Стройиздат, 1998г., 210 с.

204. Якимов B.JL, Кащеев В.П., Подставкин Н.Е., Пасков В.В., Скрынников B.C., Тихонов М.Ю., Смирнов В.А. «Способ обеспечения нагрузки в системах централизованного теплоснабжения». Патент на изобретение №2117875.

205. Якимов B.JL, Пасков В.В. «Закрытая система централизованного теплоснабжения». Патент на изобретение №2117876.

206. Грибов Б.Г., Григос В.И., Пасков В.В., Печенко В.В., Шевяков М.М., Шевякова JI.H. «Способ приготовления технического моющего средства». Патент на изобретение №2185426.

207. Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года. Москва,2002 г.

208. Типовая инстукция по технической эксплуатации систем транспорта и распределения тепловой энергии (тепловых сетей). РД 153-340-20,50798. М.ОРГРЭС, 1999г.

209. Федеральный закон от 27.12.2002 №184-03 «О техническом регулировании».