автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Дренированные золоотвалы тепловых электростанций с противофильтрационными плёночными экранами

На правах рукописи

Алимбаева Юлия Джеткизгеновна

ДРЕНИРОВАННЫЕ ЗОЛООТВАЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ПЛЁНОЧНЫМИ ЭКРАНАМИ

Специальность 05 14 01 - энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0030715 Ю

Красноярск - 2007

003071510

Работа выполнена в Политехническом институте ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент, Хаглеев Евгений Петрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Липовка Юрий Львович

кандидат технических наук Балясников Геннадий Григорьевич

Ведущая организация-

ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б Е. Веденеева» (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится 31 мая 2007 г в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.099.07 при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд Д-501.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Автореферат кандидатской диссертации размещен на официальном сайте Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» fhttpV/www krgtu.ru/science/post-graduate/report')

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу. 660074, г Красноярск, ул Киренского, 26, ПИ СФУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212 099 07 факс (3912) 43-06-92 (для кафедры ТЭС) e-mail1 boiko@krgtu ru

Автореферат разослан «30» апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т н, доцент

Е. А. Бойко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения эффективности складирования золошлаковых отходов тепловых электрических станций (ТЭС) на золоотвалах, что позволит обеспечить устойчивое функционирование данных объектов энергетики и снижение вредного влияния на окружающую среду.

Золоотвалы (золошлакохранилища) являются источником загрязнения среды обитания человека На сегодняшний день общая площадь земли занятой под отвалы в странах СНГ превышает 35 тыс га Большинство золоотвалов достигло критического уровня заполнения и не отвечает современным экологическим требованиям. В соответствии с "Энергетической стратегией России на период до 2020 года", утвержденной распоряжением Правительства РФ № 1234-р от 28 08 03 г , интенсифицируется использование угля на ТЭС и, следовательно, необходимость возведения новых экологически безопасных накопителей золошлаковых отходов станет ещё более актуальной по сравнению с современным состоянием вопроса

Одним из экологических аспектов возведения золошлакохранилищ (ЗШХ) является наличие фильтрации пульпы в подстилающие грунты и грунтовые воды В силу абсолютной водонепроницаемости полимерных материалов отмечена целесообразность повсеместного их внедрения при экранировании золоотвалов. Однако недостатки, выявленные при использовании пленочных экранов на ряде объектов, препятствуют широкому их использованию К основным недостаткам относится ручной труд при укладке пленочных элементов и нарушение целостности экрана (деформации, разрывы) в процессе эксплуатации сооружения В связи с тем, что большая доля угольных ТЭС сосредоточена в Сибирском регионе и северных районах также возникают трудности в работе дренажа дренированных золоотвалов и, в отдельных случаях, полимерных пленочных конструкций при воздействии на них отрицательных температур

С целью устранения недостатков, связанных с влиянием низких температур на плёночные экраны и дренажные устройства, при проектировании золоотвалов осуществляют расчет термо-влажностного режима, позволяющий обеспечить бесперебойную работу дренажа, определить глубину создания и конфигурацию противофильтрационных устройств. Точность прогноза темпе-ратурно-влажностного режима золоотвала с пленочным экраном зависит от того, насколько адекватна математическая модель реальным процессам В настоящее время в основе математического описания промерзания-оттаивания различных объектов лежит математическая модель с применением граничных условий четвертого рода на границе фазовых превращений влаги. Однако такой подход представляется недостаточно объективным, так как система разделяется на отдельные элементы с сопряжением их граничными условиями, а рассматривается как единое целое Следовательно, требуется модифицировать математическую постановку задачи

Другой недостаток создания пленочных экранов - нарушение их целостности, - можно устранить, усовершенствовав технологию укладки и соединения пленочных полотнищ в единую конструкцию, поскольку в местах соединения преимущественно и происходят разрывы, деформации как на стадии строительства ЗШХ, так и в процессе его эксплуатации Прогрессивным направлением здесь можно назвать соединение полотнищ относительно новым способом «встык» и получение гипотетически непроницаемых "Х"-образных (читается «Т-образных») стыков плёночных экранов с помощью механизированных устройств укладки.

Целью работы является разработка способов и устройств для повышения эффективности проектирования, строительства и эксплуатации золошлаковых хранилищ тепловых электростанций с эффективными непроницаемыми проти-вофильтрационными пленочными конструкциями на основе совершенствования методики исследований термо-влажностного режима золоотвалов.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

• анализ опыта проектирования и эксплуатации ЗШХ с использованием в качестве противофильтрационных элементов плёночных конструкций, а также обобщение результатов термо-влажностных расчётов ЗШХ,

• экспериментальное исследование степени водонепроницаемости и установление оптимальных с точки зрения снижения фильтрации параметров "X"-образных стыков пленочных экранов,

• экспериментальное исследование температурного режима дренированного золоотвала с целью выявления на его основе наиболее эффективной математической модели процесса промерзания-оттаивания,

• численное исследование термо-влажностного режима дренированного золоотвала с помощью модифицированной математической модели,

• совершенствование устройств для механизированной укладки плёночных конструкций

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем

1 Установлены основные факторы, влияющие на проницаемость "X"-образных стыков пленочных экранов и предложены рекомендации для выбора их конструктивных характеристик, обеспечивающих снижение фильтрации в золоотвалах ТЭС.

2. Экспериментально обоснована правомерность использования уравнений сопряжения в многослойных задачах теплообмена Модифицирована математическая модель процесса промерзания-оттаивания дренированного золоотвала, что позволило повысить точность расчётов термо-влажностных режимов ЗШХ

3. Выполнено численное исследование термо-влажностного режима золоотвала с дренированным основанием и пленочным экраном в условиях Центральной Сибири. Установлена необходимость учета постоянного присутствия мерзлого слоя золошлакового материала при многолетних циклах промерзания-оттаивания, который будет влиять на температурный режим золоотвала в целом

Практическая значимость работы состоит в том, что-

• Обоснована целесообразность сооружения противофильтрационных плёночных экранов с "Л"-образными стыками, обладающими хорошими эксплуатационными характеристиками, главным образом - низким коэффициентом фильтрации, что позволяет снизить вредное воздействие энергетических объектов на окружающую среду

• Создано специализированное алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее методику расчёта промерзания-оттаивания дренированных золоотвалов, которое рекомендуется использовать при проектировании золош-лакохранилищ энергетических объектов

• Разработаны на уровне изобретений устройства для механизированной укладки пленочных экранов, завес и диафрагм с учетом результатов исследования фильтрационных свойств стыков пленочных экранов, что позволяет повысить технологичность строительства и надежность эксплуатации золоотвалов с плёночными конструкциями

Положения, выносимые на защиту:

1. Параметры и эксплуатационные характеристики ".[."-образных стыков плёночных экранов.

2 Математическая модель многослойной, многофронтовой задачи Стефана с использованием уравнений сопряжения

3 Алгоритм одномерной задачи промерзания-оттаивания дренированных золоотвалов, и вычислительная программа, разработанная на основе предложенной модели

4. Результаты экспериментального обоснования правомерности использования уравнений сопряжения в многослойных задачах теплообмена

5. Результаты численного исследования температурно-влажностного режима дренированного золоотвала в условиях Центральной Сибири

6. Технические решения, направленные на повышение надёжности эксплуатации плёночных экранов и завес, также эффективности и экономичности процесса их укладки при строительстве ЗШХ пылеугольных ТЭС.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных методов тепломассопереноса, сопоставлением результатов физического и математического моделирования и подтверждается удовлетворительной сходимостью полученных результатов с данными других авторов.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи, разработке методик и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировании основных выводов по результатам выполненных по теме диссертации работ.

Апробация результатов проводилась на III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности топливно-энергетического комплекса» (г. Красноярск, 2002 г), на конференции «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (г Красноярск, 2004 г); на VI российской научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города»

(г Красноярск, 2005 г ), на Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и наука, начало XXI в» (г Красноярск, 2006 г )

Публикации По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из которых. 1 - статья в издании по списку ВАК, 2 - патенты на изобретения

Общая характеристика диссертации. Общий объём - 155 с. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 128 источников, включая работы автора, содержит 33 иллюстрации, 10 таблиц, 4 приложения на 24 с

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость

В первом разделе проведен анализ опыта проектирования и эксплуатации золошлакохранилищ с использованием в качестве противофильтрационных элементов плёночных конструкций, включая исследования термо-влажностного режима золошлакохранилищ.

С 60-х гг прошлого столетия активно изучались вопросы проектирования и строительства сооружений с плёночными экранами, в том числе в суровых климатических условиях Лысенко В. П., Глебовым В. Д, Белышевым А И, Кричевским И. Е, Кильдишевым H. А, Кузнецовым Г И и другими авторами

Фильтрация в золоотвалах с пленочными конструкциями обусловлена, главным образом, плохой проваренностью шва или его разрывом под действием тяжелой техники при укладке и осадок сооружения На территориях с низкими температурами воздуха ситуация усугубляется криогенными явлениями -солифлюкцией, термокарстом, морозным пучением

Пленка является непроницаемым и относительно дешевым материалом, обладающим рядом преимуществ по сравнению с другими материалами, используемыми в экранировании Однако плёночные экраны и завесы укладываются вручную, что делает их создание дорогостоящим и соединяются способами, оставляющими вероятность фильтрации

В 1974 г. впервые при экранировании был применен Т-образный шов, конструктивно напоминающий "_1_"-образный стык, рассматриваемый в настоящей работе. Опыт эксплуатации экрана и проведенные во "Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники им Б Е Веденеева" испытания нахлёсточного и Т-образного швов позволили выдвинуть предположение о самоуплотнении последнего.

До настоящего времени не было предложено эффективной малозатратной технологии укладки пленочных экранов и завес На основании проведенного патентного поиска можно сказать, что наиболее перспективными следует считать устройства для укладки пленочных экранов и завес, позволяющие механизировать труд и получить "_]_"-образные стыки, которые гипотетически считались самоуплотняющимися и герметичными

Эффективным способом решения проблем, связанных с криогенными явлениями считается прогнозирование термо-влажностного режима золоотвала Определение фронта промерзания, ниже которого предполагается размещать дренаж, пленочные экраны и завесы, связано с решением задачи тепломассообмена на границах сопряжения фаз — задачей Стефана Данная тематика нашла отражение в большом количестве работ Мейермана А. М, Будака Б. М, Фридмана А., Самарского А. А, Моисеенко Б. Д., Вабищевича П Н, Битюрина А. К, Дзюбенко Л Ф, Попова Ю А и др. авторов

Для решения задач Стефана существует целый ряд численных методов Нередко используются и аналитические методы, однако они непригодны для сложных многомерных многофронтовых задач, к которым относится определение температурного режима сооружения в условиях многолетней эксплуатации Применение разностных методов решения математических задач позволяет обеспечить достаточную для инженерных расчетов точность результатов, учесть большое число параметров, а также избежать грубых допущений и ограничений в постановке задачи. Однако подвижная граница промерзания-оттаивания оценивается граничными условиями четвертого рода (ГУ IV) с учетом фазовых превращений То есть система разделяется на отдельные элементы с сопряжением их граничными условиями, а рассматривается как единое целое В данной работе внимание акцентировано на одинаковом подходе к описанию процессов теплообмена как внутри отдельных элементов, так и на видимой границе их раздела

Процесс распространения тепла в многокомпонентной системе описывается в общем случае известной системой дифференциальных уравнений- уравнением теплопроводности в твердой породе, начальным условием - температурным полем, условиями сопряжения на границах между смежными слоями грунтов в виде граничных условий ГУ-го рода, условиями Стефана на подвижных границах фазовых переходов в виде граничных условий ГУ-го рода с учетом теплоты фазового перехода

Ряд ученых используют вышеописанную постановку задачи, варьируя условия на границе фазового перехода в части члена, характеризующего теплоту фазовых процессов, но базовым остается граничное условие четвертого рода Как следствие возникает неточность в получаемых результатах.

Хаглеевым Е П впервые предложено на границе раздела фаз записывать так называемые уравнения сопряжения энергии

,дТ дТ дТч дТ ,

(д2Т д2Тл ~дх* ду2

+

+ А,

д2Т д2Тл дх2 + ду2

¿гг

(1)

где с - объёмная теплоемкость грунта, Дж/(м3-К); р- плотность грунта, кг/м3; Г- температура, К; т- время, в течение которого происходит изменение температуры грунта, с; W - влажность грунта, д ед, X - коэффициент теплопро-

водности грунта, Вт/(м-К), х, у- пространственные координаты, - удельная теплота фазового перехода (при температуре фазового перехода равной «О» - 335200 Дж/кг), индексы «ж» и «т» символизируют жидкое и твердое тело соответственно.

Уравнение (1) получено на основе новой концепции о сопряжении температурных и диффузионных полей контактирующих тел, в соответствии с которой феноменологическая неизменность механизмов переноса теплоты, независимо от места их проявления, требует их одинакового формализованного представления в виде уравнений энергии То есть в сопряженных задачах тепломассообмена в математическую модель на равных условиях должны войти уравнения энергии, записанные как для каждого из контактирующих тел, так и для границы их раздела

Многие авторы при решении задачи Стефана предлагают аппроксимацию дифференциальных уравнений абсолютно устойчивой локально одномерной схемой и решение методом прогонки Разночтения наблюдаются в выборе метода прогонки, так как неявные схемы, являясь абсолютно устойчивыми, не всегда могут применяться ввиду сильной нелинейности уравнения, которая связана с наличием фазовых переходов и приводит к отсутствию сходимости итерационного процесса Явные же схемы не позволяют брать произвольный шаг по времени из-за неустойчивости решения задачи. Наиболее прогрессивными считаются явно-неявные схемы, которые ещё нуждаются в серьёзном математическом обосновании

Таким образом, на сегодняшний день не существует общепринятой математической модели, адекватно описывающей теплообменные процессы, происходящие в золоотвалах при многократном промерзании-оттаивании. Решение задачи Стефана также вызывает определенные затруднения ввиду ограничений в использовании существующих методов. Это подтверждает значимость предлагаемой Хаглеевым Е П модели для теории, однако возможность ее широкого применения требует проведения соответствующей проверки.

Во втором разделе описано экспериментальное исследование степени водонепроницаемости, эксплуатационных характеристик и параметров "Л"-образных стыков, систематизированы полученные результаты.

Предположение о самоуплотнении "1"-образных стыков было основано на том, что при раскрытии стыка и формировании внутри него фильтрационного потока давление из-за превращения потенциальной энергии в кинетическую становится меньше внешнего давления и под действием образовавшейся разности давлений стык смыкается, обеспечивая тем самым герметичность пленочного экрана в целом.

Для проверки данного предположения была разработана и изготовлена фильтрационная установка. «1» -образный стык пленочного экрана моделировали с помощью "рукава" гидротехнической плёнки (см. рис. 1) - заготовки, сложенной вдвое и сваренной по краю 3, так что во внутреннюю поверхность 1 «рукава» свободно могла просачиваться фильтрационная вода при слабом обжатии боковых сторон грунтом.

Дренирующий брусок 2, устанавливаемый внутрь «рукава», позволял моделировать различную высоту стыка, так как служил ребром жёсткости при установке «рукава» в фильтрационную установку. Часть «рукава» 4 ниже бруска служила для отвода и сбора фильтрата в мерную емкость в случае наличия фильтрации

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанной и изготовленной фильтрационной установке диаметром 400 мм, высотой 500 мм (рис. 2) Перед каждой серией опытов с одинаковой высотой стыка «рукав» с дренирующим бруском устанавливали в прорезь днища Засыпали грунт определенного фракционного состава и заливали воду до

Рисунок 1 - Пленочный «рукав» 1 - внутренняя поверхность, 2 - дренирующий брусок, 3 - сварной шов, 4 - сливная часть для отвода фильтрата,

-► направление фильтрационного потока

перекрытия грунтом верхнего края рукава на глубину 50-70 мм. Устанавливали дисковую плиту на поверхность грунта и закрепляли фланец крышки 2 Заливали воду в напорный сосуд 5 и устанавливали его на заданной высоте (Н=0,5-2,0 м), имитируя гидростатическое давление, которое изменяли в соответствии с планом эксперимента

В результате проведения ряда опытов было установлено наличие фильтрации, поэтому на данном этапе предположение о самоуплотнении образных стыков не подтвердилось Для определения оптимальных характеристик -образных стыков с точки зрения уменьшения фильтрации проводилось экспериментальное исследование зависимости интенсивности фильтрации через "Л"-образный стык от следующих факторов высоты отгиба для различных по фракционному составу грунтов защитного слоя (галечника, гравийно-песчаной смеси, песка); гидростатического напора; предварительного смачивания внутренней поверхности стыка утиль-жидкостью (водой и машинным маслом); конфигурации отгиба (прямой и Г-образный), давления грунта над стыком, динамического уплотнения при укладке экрана

Для оценки проницаемости пленочного экрана в случае негерметичных "Л"-образных стыков было введено понятие эквивалентного коэффициента фильтрации к,, м/сут, позволяющее сравнивать между собой эффективность

плёночного экрана с эффективностью экранов из грунтовых материалов и комбинированных

где V— объёмный расход фильтрации, м3/с на один погонный метр стыка; Ацт - высота отгиба рукава пленки, м; / - площаль фрагмента плёнки, уложенной па поверхность грунта, м2; И - гидростатический напор над верхней кромкой стыка, создаваемый напорным сосудом, м.

Рисунок 2 — Фильтрационная установка 1 - цилиндрический корпус; 2 - крышка; 3 - шток; 4 - грузовая площадка; 5 - напорный сосуд; 6 - рукав

В результате проведённых экспериментально-расчётных исследований были определены оптимальные с точки зрения минимизации коэффициента фильтрации параметры высота отгиба стыка - 0,2 м, состав грунта, способствующий наиболее плотному обжатию пленочных отгибов - гравийно-песчаная смесь с диаметром частиц 0,1-20 мм; конфигурация стыка - прямой, условия работы стыков - динамическое уплотнение грунта при укладке экранов или максимально возможное статическое в процессе эксплуатации сооружения

Результаты исследований, связанных с предварительным смачиванием стыка утиль-жидкостью, показали, что обработка стыков отработанным машинным маслом привела к снижению коэффициента фильтрации примерно в 6 раз по сравнению с необработанными стыками, что позволяет сделать вывод о перспективности применения подобных мероприятий В дальнейшем поиск утиль-жидкостей будет продолжен

Результаты сравнительного анализа экспериментов для случая с динамическим уплотнением и случая без уплотнения при использовании гравийно-песчаной смеси и высоте отгиба стыка 0,2 м показали, что гидростатический напор существенно влияет на проницаемость "_1_"-образного стыка в случае уплотненного грунта, в значительно меньшей степени - в случае неуплотненного грунта (рис. 3) Так, при уплотнении грунта коэффициент фильтрации снижается в 1,5-10 раз с увеличением напора от 0,1 до 2 м, а в отсутствии уплотнения -в среднем в 2 раза Схожие результаты были получены при использовании песчаного пригрузочного слоя (рис 4).

Гидростатический напор, м -»-гравий неуплотнённый без нагрузки -о-гравий уплотненый с нагрузкой

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента фильтрации от гидростатического напора при гравийно-песчаной засыпке

По полученным данным также построены графические зависимости коэффициента фильтрации от времени, свидетельствующие о том, что в течение

четырех суток интенсивность фильтрации уменьшается в 1,5-2 раза, приближаясь к уровню глинистого экрана (рис. 5).

2

О -1-1-1-1-1-

О 0,5 1 1,5 2

Гидростатический напор, м -л- песок неуплотнённый без нагрузки -о-песок уплотнённый с нагрузкой

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента фильтрации от гидростатического напора при песчаной засыпке

О 20 40 60 80 100

Время, ч

—о—при гидростатическом напоре 1,5 м -о-при гидростатическом напоре 0,5 м

Рисунок 5 - Зависимость коэффициента фильтрации плёночного экрана с песчаной пригрузкой от времени

Третий раздел посвящен экспериментальному исследованию темпера-турно-влажностного режима золоотвала с использованием физического моделирования

Рассматривается золоотвал типа I-A с дренированным основанием и пленочным экраном по всей площади (рис 6). Плёночный экран располагается в основании ЗШХ под дренажными трубами таким образом, чтобы часть профильтровавшейся жидкости собиралась в трубах, уложенных с уклоном, и отводилась насосами в оборотную систему водоснабжения, а оставшийся фильтрат, не попавший в трубы, находился над экраном. Конкретное местоположение дренажа и пленочного экрана определяется максимальной глубиной промерзания намытого шлака в золоотвале с тем, чтобы дренаж и экран не были подвержены промерзанию и воздействию линз льда и других криогенных явлений.

Золоотвал условно разделили на три зоны (рис. 6): I - зона естественного грунта (основание), представленная суглинком, II — зона водонасыщенного дренируемого грунта, в котором расположены дренажные трубы, III - зона намытого золошлакового материала (ЗШМ)

Рисунок 6 - Расчетная схема дренированного золоотвала типа I-A I - первая зона (грунт основания), П - вторая зона (песчаный дренаж), 1П - трегья зона (шлак), 1 - дренажные трубы, 2 - плёночный экран, 3 - первичная дамба обвалования, 4 -фронт промерзания-оттаивания, 5 - профиль золоотвала в начальной стадии, б - профиль золоотвала в стадии, когда толщина золоотвала становится соизмеримой с его горизонтальными размерами

В первоначальной постановке были приняты следующие допущения: влажность в намытом шлаке равномерно распределена по высоте третьей зоны; теплофизические и физико-механические свойства грунтов и шлака в пределах соответствующих зон изотропны, отепляющее воздействие фильтрующей воды после возобновления летнего намыва на температурный режим золоотвала не учитывается; фазовые процессы в массиве золоотвала осуществляются при постоянной температуре равной -0,5°С.

У

6

х

О

V

В задачи эксперимента входило: определение фронта промерзания в зо-лошлаковом материале с получением данных о температурном поле; прослеживание динамики изменения температур золоотвала в цикле промерзания-оттаивания; сравнение результатов физического и численного моделирования для выявления математической модели задачи теплообмена, наиболее адекватно описывающей реальные физические процессы.

Эксперименты ставились в два этапа. Первая серия проводилось на пилотной установке в диапазоне температур от +22 до -10 °С и носила предварительный характер с целью отладки методики. Вторая серия производилась на эргономичной, усовершенствованной установке, позволившей создать температурный режим близкий к условиям Центральной Сибири, Схема установки для промораживания-оггаиваши фрагмента золоотвала в разрезе изображена на рис. 7.

Суть эксперимента сводилась к созданию модели фрагмента золоотвала в капсуле 6 и металлическом баке 8, теплоизолированным с наружной поверхности 9. Фрагмент состоял из нескольких слоев в предварительных опытах и фрагмента золошлаковоЙ зоны - в основной части эксперимента. Модель промораживали и оттаивали согласно годовому температурному циклу, применяя естественные наружные и комнатные температуры воздуха в холодный период времени в совокупности с нагревательными приборами 1, 2, 4, 5. Измеряли температуры с помощью термопар 10 и потенциометра 3.

Рисунок 7 - Схема экспериментальной установки 1 - теплообменник; 2 - теплоэ лектронагревател ьн ый элемент; 3 - потенциометр с присоединёнными термопарами; 4 - спираль №1; 5 - спираль №2; 6 - пластиковая капсула с влажным ЗШМ; 7 - сухой ЗШМ; 8 - металлический бак; 9 - изолятор; 10 - термопары

Полученные в результате физического моделирования данные были использованы в четвёртом разделе для выявления наиболее эффективной математической модели с точки зрения адекватности описания реальных процессов теплообмена в золошлакохранилище.

Так как намывной дренированный золоотвал по конфигурации является фигурой симметричной, распластанной, и по оси х его размеры превышают размеры по оси ^ - задача является автомодельной Решение ищется для центральной части, куда возмущения с откосов дамб обвалования не доходят

Промерзание происходит с гребня и откосов золоотвала при низкой температуре наружного воздуха в зимний период < где ?н, соответственно температура наружного воздуха и температура фазового превращения воды. После возобновления летнего намыва отепляющее воздействие фильтрующей воды носит очаговый характер и практически не сказывается на температурном режиме основной массы золоотвала, который будет по-прежнему определяться температурой наружного воздуха, а не воздействием фильтрующей воды, как это имеет место в золоотвалах типов II- и III.

Для решения этой задачи были разработаны алгоритм и программа расчёта термо-влажностного режима дренированного золоотвала на базе модифицированной математической постановки задачи.

За основу модифицированной математической постановки взята используемые многими авторами уравнения теплопроводности, описывающие теплообмен в слоях ЗШМ, дренажного слоя и основания. На границах сопряжения талой и мерзлой фазы в г-ой зоне рассматриваются два вида уравнений1 с использованием ГУ IV рода (3) и уравнения энергии сопряжения (4)

/дтл

ду

+ Л,

8т

дТ_. ы ~~А1

дт

д2Т

V

+л.

■¡Н

81Т 15У2

8Т_

№

(3)

(4)

где е- координата границы фазового перехода.

Система уравнений дополняется условиями однозначности начальные условия

'(у. о)=>0;

(5)

в подошве основания

П А

—=0 при у = 0, ду

на гребне и откосах дамбы - граничные условия Ш-его рода: а М = А,

'а4

ру.

Ш я

(6)

(7)

где а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 К), At - разность температур между гребнем золоотвала (?з) и окружающей средой (t„), К, S - толщина мерзлого слоя, прилегающего к поверхности гребня, м

В связи с наличием в нестационарном уравнении двух дифференциальных операторов - по временной и пространственным координатам, решение осуществлялось по явной двухслойной схеме с соблюдением требования устойчивости-

А (8)

2 а

где а - коэффициент температуропроводности, м2/с.

Алгоритм численного решения основан на использовании конечно-разностной аппроксимации дифференциальных уравнений и краевых условий (3) .(8) на однородной пространственно-временной сетке (Ay=const, Az=const) Применялась явная двухслойная разностная схема

В разработанном нами алгоритме для преодоления нелинейности, связанной с непрерывным количественным изменением влаги, а, следовательно, и те-плофизических свойств влажного грунта, был применен метод итераций с релаксацией влажности.

По разработанному алгоритму решения задачи была составлена вычислительная программа, состоящая из следующих блоков головная программа, подпрограмма управления годового и месячного циклов расчёта термо-влажностного режима золоотвала и вывода на печать результатов, подпрограмма расчета для первого и последующих временных шагов.

Сопоставление результатов физического и математических экспериментов с различными условиями на границе фазового перехода и сопряжения разнородных слоев представлены графически на рис. 8.

Расхождения в результатах физического и математического эксперимента с граничными условиями четвёртого рода составляют в среднем 5-10 %, а в результатах физического и математического эксперимента с уравнениями сопряжения энергии - в пределах 5 %, что позволяет говорить о целесообразности применения уравнений сопряжения в исследовании задач с фазовыми превращениями, в частности термо-влажностного режима дренированных золоотвалов.

В качестве примера, с использованием вышеописанной программы был проведен расчёт золоотвала, размещенного в г Красноярске с климатическими характеристиками, взятыми в соответствии с нормативными документами. Были заданы следующие параметры золоотвала: мощность основания (I зона) - 10 м, высота дренажного слоя из песка (II зона) - 0,9 м, золошлакового материала (III зона) - 2,5 м. Внутренняя пористость ЗШМ, заполнение пор влагой и начальная влажность по зонам приняты по справочным материалам с учетом статистических данных сжигания углей на ТЭС Красноярска. Так, начальная влажность взята равной. 0,1 д. ед - ЗШМ; 0,35 - песок, 0,16 - суглинок

о j-

сент окт нояб дек янв фев март апр май июнь июль авг

Рисунок 8 - Положение нулевой изотермы в золоотвале ----— физический эксперимент, - математический с уравнениями сопряжения на границе раздела фаз; -математический с ГУ IV рода

Геотермограммы по месяцам в период условного промерзания представлены на рис. 9, в период условного оттаивания - на рис. 10 Полученные данные говорят о том, минимальная температура золоотвала имеет место на гребне в январе-феврале и равна -17°С. В этот же период наблюдается наибольший дефицит теплоты мёрзлого слоя, рассчитанный в программе - 21,3 МДж, соответственно наиболее интенсивно протекают фазовые превращения (промерзание зо-лошлакохранилшца)

л

5

I

о §

« р

□

о Ш

--Л?"

^^ÄSxs ЧУ

10 • \8

-октябрь N\ » V

-о-ноябрь 9 ■ т

— декабрь 8 ■ уд

—о— январь

— февраль 7 •

-«-март 6 ■

-1-1- -1-5-

-20 -15 -10 -5 0

Температура, °С

ю

15

Рисунок 9 - Температурные поля золоотвала в период «октябрь-март»

Пересечение всех кривых с ординатой, соответствующей замерзанию влаги (-0,5°С) на рис. 10, свидетельствует о том, что полного оттаивания золо-отвала летом в годовом цикле промерзания-оттаивания не происходит

ш §

т

ё §

со

I

т

_____да^

\ 12,5 -

10,5 ■

-апрель

9,5 • —о—май

8,5 • ^¿^ч — июнь

^¿мд —>— июль

7,5 • • ■ ■ август

6,5 ■ -»-сентябрь

5,5 -

-,-4т6- -1-1-1-1-

-10

15

20

-5 0 5 10

Температура, °С

Рисунок 10 - Температурные поля золоотвала в период «апрель-сентябрь»

13,5

25

10,0

февраль март апрель май июнь июль август сентябрь

Рисунок 11 - Динамика промерзания-оттаивания золоотвала

Изотермы, включая изотерму фазового превращения, характеризующую глубину промерзания ЗШХ (-0,5), изображены на рис 11, из которого видно,

что температурные поля формируются под действием температур окружающей среды и талых слоев золоотвала, в результате чего существуют две границы промерзания-оттаивания Нижняя обусловливает максимальную глубину промерзания ЗШМ - 2,3 м в марте-апреле, а в совокупности с верхней изотермой -наличие мерзлого грунта в третьей зоне толщиной 0,1 м, которая принимает данное значение в июле. В марте наблюдается период равновесного состояния температурного поля, застывшего во времени в результате равенства теплопото-ков талой и мёрзлой зон

В мае-июне происходит интенсивное оттаивание мерзлой прослойки сверху, оттаивание снизу происходит очень медленно, на 0,1 м с апреля по май, а затем вообще прекращается В итоге прослойка мёрзлого грунта сохраняется до следующего цикла промерзания-оттаивания Это подтверждается проведённым расчётом влажности в слое ЗШМ, который показал, что в узловых точках с температурой ниже -0,5°С она равна нулю. Вследствие наличия мерзлого слоя температурный режим будет формироваться под влиянием не только окружающей среды, но и данного криогенного явления. Этот факт необходимо учитывать в случае прогнозирования многолетнего криогенного состояния гидротехнических сооружений при использовании предлагаемой программы. В первый же год эксплуатации ЗШХ фронт промерзания не достигнет дренажного слоя и пленочного экрана, соответственно на них не будет оказано негативного криогенного влияния Таким образом, определена достаточная с точки зрения предупреждения отрицательного температурного воздействия на дренаж высота намыва ЗШМ в первый год эксплуатации дренированного золоотвала для климатических условий Красноярска, превышающая максимальную глубину промерзания.

В пятом разделе предлагаются технические решения для укладки пленочных экранов, завес и диафрагм Принципиальное их отличие от известных устройств аналогичного назначения заключается в одновременной механизации укладки и склеивания стыков краёв соседних полотнищ пленки, что достигается посредством введения в укладчики сосуда с клеем Основными элементами устройства являются грузовая камера 1 с рулоном плёнки 2, направляющая камера 3, к верхней стенке которой прикреплены металлические наклонные полосы 4, а к нижней ленты из ворсового материала 5, бункер сыпучего грунта 6. Кроме того, устройство для укладки экранов и завес снабжено вибратором для разжижения грунта 7 и сосудом с клеем 8, полозьями скольжения 9 (рис 12).

Существенным преимуществом предложенного устройства является также специальная конструкция укладчика 10, позволяющая создавать "_!_"-образные стыки и, благодаря съемности бункера и полозьев, может использоваться как для укладки экранов в горизонтальной плоскости (ложе ЗШХ), так и вертикальной (борта, откосы)

Экономическое обоснование эффективности применения разработанных устройств для укладки пленочных экранов выполнено на основании сопоставления затрат при традиционной ручной укладке экрана и при использовании укладчиков Показано, на основе составления смет, что стоимость работ при ручной укладке в семь раз выше, чем при использовании предложенной техно-

логии Экономический эффект от применения новых технологий в экранировании золоотвала ТЭС общей площадью ложа 150000 м2 ожидается около 116 млн руб.

Рисунок 12 - Устройства для укладки пленочных экранов а) вид сбоку, б) разрез А-А 1 - грузовая камера; 2 - плёнка, 3 - направляющая камера, 4 - металлические наклонные полосы; 5 - ленты из ворсового материала, 6 - бункер сыпучего грунта, 7 - вибратор, 8 - сосудом с клеем; 9 - полозья скольжения, 10 - специальная конструкция укладчика в виде корытообразного профиля

В приложениях приведены следующие материалы: результаты испытаний водонепроницаемости "_1_"-образных стыков плёночных экранов; экспериментальное исследование температурно-влажностных процессов золоотвала, блок-схема программы расчёта термо-влажностного режима золоотвала, сметы на укладку плёночного противофильтрационного экрана.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлены оптимальные параметры стыков (высота отгиба, конфигурация стыка), уплотняющие материалы (гравийно-песчаная смесь) и условия работы стыков (с динамическим уплотнением грунта при укладке экранов

или при максимально возможном статическом давление в процессе эксплуатации), используемых при создании пленочных экранов золоотвалов ТЭС, позволяющие повысить эффективность противофильтрационных мероприятий и определить конструктивные характеристики устройств для укладки экранов, завес и диафрагм.

2 Сопоставлены расчётные значения положений нулевых изотерм в золоотвале, полученные в результате математического и физического моделирования процесса промерзания-оттаивания дренированного золоотвала. Хорошая сходимость результатов с натурными экспериментами подтверждает правомерность использования уравнений сопряжения в многослойных, многофронтовых задачах теплообмена Получено, что погрешность вычислений в этом случае снижается по сравнению с традиционными моделями почти в два раза.

3. На базе модифицированной математической модели процесса промерзания-оттаивания дренированного золоотвала разработано специализированное программное обеспечение, которое рекомендуется использовать для расчёта термо-влажностного режима при проектировании золошлакохранилшц энергетических объектов.

4. Получен ряд изотерм и геотермограмм, определяющих термо-влажностный режим работы системы «основание-дренаж-ЗШМ» дренированного золоотвала в условиях Центральной Сибири. Показано наличие постоянно присутствующего мёрзлого слоя ЗШМ на глубине 2,2 м, что определяет минимальную высоту намыва ЗШМ в первый год эксплуатации золоотвала

5 Предложены экономически обоснованные технические решения, направленные на повышение технологичности строительства и надежности эксплуатации золошлаковых хранилищ с пленочными конструкциями Рекомендуется использовать данные изобретения при возведении золоотвалов энергетических систем, что позволит снизить отрицательное воздействие на окружающую среду

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях.

1. Хаглеев, Е. П Строительство золоотвалов с пленочными завесами / Е. П Хаглеев, Н И. Рычкова, Ю. Д. Алимбаева // Вестник КГТУ. Вып 28. Достижения теплоэнергетического факультета в истории развития энергетики региона / Под ред. В М Журавлева, В А Кулагина. Красноярск, 2002. -с 100-105.

2 Хаглеев, Е. П Исследование самоуплотняющихся стыков пленочных завес в золоотвалах ТЭС / Е. П. Хаглеев, Ю. Д. Алимбаева, Д А Дениковский // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции: Повышение эффективности топливно-энергетического комплекса Под общ ред В.М. Журавлева,В А.Кулагина Красноярск, 2002 -с. 15-16

3 Пат. 2203147 РФ, МПК7 1Ш С2 7 Е 02 В 3/16 Устройство для образования многоярусной пленочной диафрагмы в водоподпорных грунтовых сооруже-

ниях / Е П. Хаглеев, Ю. Д. Алимбаева, заявитель и патентообладатель КГТУ - № 2001112654; заявл. 7.05.03; опубл 27.04.03, бюл. № 12

4. Хаглеев, Е. П. Результаты испытаний стыков пленочных экранов золоотва-лов ТЭС. / Е П. Хаглеев, Ю. Д. Алимбаева // Известия вузов «Проблемы энергетики»,2004 -№3-4 -с. 52-63.

5. Пат 2264503 РФ, МПК7 RU С1 7 Е 02 В 3/16. Устройство для укладки про-тивофильтрационной пленочной завесы / Е П. Хаглеев, С А. Михайленко, Ю. Д. Алимбаева; заявитель и патентообладатель КГТУ -№ 2004122378/03, заявл 21.07.04; опубл. 20.11.05, бюл №32.

6. Хаглеев, Е П. К температурному состоянию дренируемых золоотвалов ТЭС с пленочными экранами / Е. П. Хаглеев, А К Федюкович, Ю. Д. Алимбаева // Материалы конференции 22-23 апреля 2004 года, г Красноярск- Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения Отв ред. Б Ф Турутин Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004 Вып. X - с 170-179.

7. Хаглеев, Е. П Проницаемость охлажденных слоёв дренируемого золоотвала / Е. П. Хаглеев, А. К Федюкович, О И. Идам-Сюрюн, Ю. Д. Алимбаева // Материалы VI российской научно-практической конференции. Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города Под ред В М Журавлева, В. А Кулагина Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.-с 84-86

8. Алимбаева, Ю Д Укладка плёночных экранов в гидротехнических сооружениях / Ю. Д. Алимбаева // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и мол ученых . Молодежь и наука, начало XXI в. В 3 ч Ч. 1. Красноярск. ИПЦ КГТУ, 2006 - с 95-97.

Алимбаева Юлия Джеткизгеновна Дренированные золоотвалы тепловых электростанций с противофильтрационными пленочными экранами

Автореф дисс на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 25 04 07 Заказ №

Формат 60x90/16 Уел печ л 1 Тираж 100 экз

Типография Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ противофильтрационных мероприятий на золоотвалах гидротехнических сооружениях

1.2.1 Классификация золоотвалов и противофильтрационных 12 конструкций

1.2.2 Ретроспектива строительства гидротехнических сооружений с 18 полимерными плёночными противофильтрационными конструкциями

1.2.3 Сравнительная характеристика конструкций из полимерных 22 материалов

1.2.4 Обзор существующих способов укладки плёночных экранов и 24 завес в гидротехнических сооружениях

1.2.5 Формирование требований к технологии создания 26 противофильтрационных пленочных завес

1.3 Моделирование теплообменных процессов в золотвалах ТЭС

1.3.1 Обзор существующих постановок и решений задачи со свободной 27 границей

1.3.2 Математическая постановка и решение задачи термо- 31 влажностного режима гидросооружения

1.3.3 Формирование требований к моделированию процессов 39 теплообмена в дренированных золоотвалах

1.4 Выводы по разделу 39 2 Исследование степени водонепроницаемости самоуплотняющихся 41 стыков плёночных экранов

2.1 Предварительный эксперимент по изучению свойств 41 самоуплотняющихся стыков пленочных завес

2.2 Основной эксперимент по изучению свойств самоуплотняющихся 43 стыков пленочных завес

2.2.1 Цели и задачи экспериментов

2.2.2 Силовая фильтрационная установка

2.2.3 Методика проведения экспериментов

2.3 Анализ влияния основных конструкционных и эксплуатационных 49 факторов на работу "Х"-образного стыка

2.3.1 Влияние высоты отгиба и гидростатического напора на степень

1.1 Сущность проблем, связанных с фильтрацией на золоотвалах

1.2 Противофильтрационные мероприятия в специальных водонепроницаемости стыка

2.3.2. Влияние предварительного смачивания внутренней поверхности 54 стыка на его проницаемость

2.3.3 Влияние конфигурации стыка на интенсивность фильтрации

2.3.4 Влияние динамического уплотнения пригрузочного слоя грунта, 59 давления вышележащих слоев грунта и ЗШМ на интенсивность фильтрации

2.4 Выводы по разделу

3 Экспериментальное исследование температурно-влажностного 66 режима дренированного золоотвала

3.1 Физическая постановка задачи

3.2 Применение теории подобия к физическому эксперименту

3.3 Предварительные эксперименты

3.3.1 Оборудование, материалы и их характеристики

3.3.2 Расчёт параметров модели золоотвала

3.3.3 Методика проведения эксперимента

3.3.4 Обработка результатов предварительных экспериментов

3.4 Основной эксперимент

3.4.1 Коэффициенты подобия

3.4.2 Оборудование, приборы, материалы и их характеристики

3.4.3 Методика проведения эксперимента

3.4.4 Обработка и анализ результатов

3.5 Выводы по разделу

4 Теоретическое исследование температурно-влажностного режима 83 дренированного золоотвала

4.1 Численное решение задачи температурного режима дренированного 83 золоотвала типа I-A

4.1.1 Одномерная модель температурного режима золоотвала

4.1.2 Вывод уравнения сопряжения энергии

4.1.3 Алгоритм решения задачи

4.1.4 Вычислительная программа

4.2 Выявление более эффективной математической модели 95 температурного режима дренированного золоотвала типа I-A

4.3. Анализ результатов вычисления температурного режима золоотвала

4.4 Выводы по разделу

5 Устройства и технология укладки плёночных конструкций в 106 золоотвале

5.1 Формирование требований к устройствам для укладки плёночных 109 экранов, завес и диафрагм

5.2 Характеристики и принцип действия модифицированных 109 укладчиков плёночных завес и диафрагм

5.2.1 Устройства для образования многоярусной пленочной диафрагмы в 109 водоподпорных сооружениях

5.2.2 Устройства для укладки плёночного экрана (завесы)

5.3 Экономическое обоснование устройства для укладки 115 плёночного экрана (завесы)

5.4 Выводы по разделу

Золошлакохранилища (ЗШХ) или золоотвалы в технологической цепи энергетических комплексов и систем являются важным звеном, обеспечивающим складирование огромного количества токсичных отходов в виде золы и шлака. Ежегодно в России образуется свыше 100 млн т золошлаковых отходов (ЗШО), которые накапливаются в отвалах. Из них около 1 млн 200 тыс. т производится в Красноярском крае. Общая площадь земли занятой под отвалы в странах СНГ превышает 35 тыс га, на которых размещено 1,5 млрд т. золошлаковых материалов (ЗШМ). Золоотвалы являются источником загрязнения среды обитания человека: увеличивают запыленность воздуха, их токсичное содержимое может попасть в грунтовые воды, водоемы и почву. В промышленно развитых странах используют почти 100 % ЗШО. В России огромные ресурсы зол и шлаков тепловых электрических станций (ТЭС) используются менее чем на 10 %.

Для многих энергетических объектов нашей страны, в том числе г. Красноярска остаются злободневными вопросы природоохранного характера. Большинство из них не соответствует современным требованиям по охране окружающей среды. Многие накопители отходов, в том числе золоотвалы находятся в предаварийном состоянии из-за переполнения, деформации дамб, неудовлетворительной работы противофильтрационных сооружений, осложнений, связанных с гидроледотермическими процессами и пр. [1,2,3,4].

В соответствии с тенденциями топливно-энергетической политики нашей страны использование твёрдого топлива к 2020 году увеличится на 21-54 %, что делает еще более актуальной задачу предупреждения утечки токсичного фильтрата за пределы золоотвалов [1,5].

В настоящее время ЗШХ с противофильтрационными элементами в ограждающих дамбах, выполненных из грунтовых материалов, бетона или асфальтобетона, в лучшем случае располагают на естественных водоупорах в виде глинистых грунтов. Необходимо отметить, что противофильтрационные элементы и естественные водоупоры, обладают относительно низкой, но конечной по величине проницаемостью. В силу абсолютной водонепроницаемости полимерных материалов отмечена целесообразность повсеместного их внедрения при экранировании промнакопителей, в том числе золоотвалов [6]. Однако недостатки, установленные при создании пленочных экранов на ряде объектов, препятствуют широкому их использованию. Во-первых, до сих пор укладка плёночных экранов и завес достаточно трудоёмка и выполняется ручным способом при раскатывании рулонов плёнки на экранируемой поверхности; склеивании, сваривании стыков отдельных полотнищ в единый экран. Во-вторых, возникают затруднения, связанные с климатическими условиями, такими как, ветра, атмосферные осадки, а в северной строительной климатической зоне -многократное сезонное промерзание-оттаивание дамб и надводных участков плёночных экранов, которое сопровождается ежегодным образованием морозобойных трещин, пучением и другими криогенными явлениями, разрушающими целостность экранов и негативно влияющими на работу дренажа в дренированных золоотвалах [7, 8]. В-третьих, плёнки подвержены различным повреждениям: механизмами при укладке экранов, грунтом при статической работе сооружения, корнями растений вследствие зарастания мелководных придамбовых зон [9,10]. И, наконец, используемая в настоящее время технология укладки плёночных завес "внахлёст" способствует их разуплотнению с течением времени под действием сил гидростатического давления и естественных осадок грунта [11].

С целью учёта недостатков, связанных с влиянием отрицательных температур, при проектировании золоотвалов осуществляют расчёт термо-влажностного режима, позволяющий обеспечить бесперебойную работу дренажа, определить глубину создания и конфигурацию противофильтрационных устройств. Основные трудности в процессе расчёта вызывает математическая постановка и решение задачи теплообмена при фазовых превращениях - задача Стефана. Точность прогноза температурно-влажностного режима золоотвала с плёночным экраном зависит от того, насколько адекватна математическая модель реальным процессам. В настоящее время в основе математического описания промерзания-оттаивания различных объектов лежит применение граничных условий четвертого рода с учётом фазовых превращений влаги. Такой подход представляется недостаточно объективным. Следовательно, требуется модифицировать математическую постановку задачи.

Другой недостаток создания плёночных экранов - нарушение их целостности, - можно устранить, усовершенствовав технологию соединения плёночных полотнищ в единую конструкцию, поскольку в местах соединения преимущественно и происходят разрывы, деформации как на стадии строительства ЗШХ, так и в процессе его эксплуатации. Перспективным направлением здесь можно назвать соединение полотнищ относительно новым способом «встык» с применением механизированных устройств и получение гипотетически непроницаемых "Л"-образных (читается «Т-образных») стыков плёночных экранов [12].

Из вышесказанного вытекает народно-хозяйственная проблема повышения эффективности складирования и утилизации золошлаковых материалов (ЗШМ) гидротехнических сооружений ТЭС, решение которой позволит обеспечить устойчивое функционирование данных объектов энергетики и снижение вредного влияния на окружающую среду.

На пути преодоления сформулированной выше проблемы необходимо решить следующие задачи: создание непроницаемых противофильтрационных плёночных конструкций золошлакохранилищ ТЭС; создание адекватной математической модели для определения термо-влажностного режима дренированных золоотвалов ТЭС, разработка устройств для механизации работ по укладке таких конструкций.

Объектами исследования в данной работе выступают: дренированный золоотвал с плёночным противофильтрационным экраном в основании; стыки отдельных полотнищ противофильтрационного экрана; укладчики плёночных экранов и завес; система дифференциальных уравнений и краевых условий, описывающая теплообменные процессы с фазовыми превращениями влаги в грунтах и ЗШМ.

Предметами исследования являются: фильтрационные свойства стыков плёночных экранов; адекватность математической модели реальным процессам, возникающим в системе «основание-дренаж-ЗШМ»; геометрическое, временное и физическое подобие, а также методика проведения эксперимента и обработка его результатов; конструкционные особенности и функционирование укладчиков плёночных экранов.

Целью работы является разработка способов и устройств для повышения эффективности проектирования, строительства и эксплуатации золошлаковых хранилищ тепловых электростанций с эффективными непроницаемыми противофильтрационными плёночными конструкциями на основе совершенствования методики исследований термо-влажностного режима золоотвалов.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

• анализ опыта проектирования и эксплуатации ЗШХ с использованием в качестве противофильтрационных элементов плёночных конструкций, а также обобщение результатов термо-влажностных расчётов ЗШХ;

• экспериментальное исследование степени водонепроницаемости и установление оптимальных с точки зрения снижения фильтрации параметров "]"-образных стыков плёночных экранов;

• экспериментальное исследование температурного режима дренированного золоотвала с целью выявления на его основе наиболее эффективной математической модели процесса промерзания-оттаивания;

• численное исследование термо-влажностного режима дренированного золоотвала с помощью модифицированной математической модели;

• совершенствование устройств для механизированной укладки плёночных конструкций.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Установлены основные факторы, влияющие на проницаемость "]"-образных стыков плёночных экранов и предложены рекомендации для выбора их конструктивных характеристик, обеспечивающих снижение фильтрации в золоотвалах ТЭС.

2. Экспериментально обоснована правомерность использования уравнений сопряжения в многослойных задачах теплообмена. Модифицирована математическая модель процесса промерзания-оттаивания дренированного золоотвала, что позволило повысить точность расчётов термо-влажностных режимов ЗШХ.

3. Выполнено численное исследование термо-влажностного режима золоотвала с дренированным основанием и плёночным экраном в условиях Центральной Сибири. Установлена необходимость учёта постоянного присутствия мёрзлого слоя золошлакового материала при многолетних циклах промерзания-оттаивания, который будет влиять на температурный режим золоотвала в целом.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

• Обоснована целесообразность сооружения противофильтрационных плёночных экранов с "1"-образными стыками, обладающими хорошими эксплуатационными характеристиками, главным образом - низким коэффициентом фильтрации, что позволяет снизить вредное воздействие энергетических объектов на окружающую среду.

• Создано специализированное алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее методику расчёта промерзания-оттаивания дренированных золоотвалов, которое рекомендуется использовать при проектировании золошлакохранилищ энергетических объектов.

• Разработаны на уровне изобретений устройства для механизированной укладки плёночных экранов, завес и диафрагм с учётом результатов исследования фильтрационных свойств стыков плёночных экранов, что позволяет повысить технологичность строительства и надёжность эксплуатации золоотвалов с плёночными конструкциями.

Положения, выносимые на защиту:

1. Параметры и эксплуатационные характеристики "1"-образных стыков плёночных экранов.

2. Математическая модель многослойной, многофронтовой задачи Стефана с использованием уравнений сопряжения.

3. Алгоритм одномерной задачи промерзания-оттаивания дренированных золоотвалов, и вычислительная программа, разработанная на основе предложенной модели.

4. Результаты экспериментального обоснования правомерности использования уравнений сопряжения в многослойных задачах теплообмена.

5. Результаты численного исследования температурно-влажностного режима дренированного золоотвала в условиях Центральной Сибири.

6. Технические решения, направленные на повышение надёжности эксплуатации плёночных экранов и завес, также эффективности и экономичности процесса их укладки при строительстве ЗШХ пылеугольных ТЭС.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных методов тепломассопереноса, сопоставлением результатов физического и математического моделирования и подтверждается удовлетворительной сходимостью полученных результатов с данными других авторов.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи, разработке методик и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировании основных выводов по результатам выполненных по теме диссертации работ.

Апробация результатов проводилась на III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности топливно-энергетического комплекса» (г. Красноярск, 2002 г.); на конференции «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (г. Красноярск, 2004 г.); на VI российской научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (г. Красноярск, 2005 г.); на Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и наука: начало XXI в» (г. Красноярск, 2006 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из которых: 1 - статья в издании по списку ВАК, 2 - патенты на изобретения.

Общая характеристика диссертации. Общий объём - 155 с. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 128 источников, включая работы автора, содержит 33 иллюстрации, 10 таблиц, 4 приложения на 24 с.

НАУЧНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В соответствии с проведением Россией топливно-энергетической политики, нацеленной на интенсивное использование твёрдого топлива на тепловых энергетических станциях, в ближайшие 10 лет продолжится образование огромного количества золошлаковых отходов, накапливаемых в золошлакохранилищах (золоотвалах). На текущий момент большинство золоотвалов не соответствует современным требованиям по охране окружающей среды из-за переполнения, деформации дамб, неудовлетворительной работы противофильтрационных сооружений, осложнений, связанных с гидроледотермическими процессами и пр. Для повышения эксплуатационной надёжности ЗШХ в условиях низких температур воздуха (Центральная Сибирь, Якутия и др. северные районы) необходимо проводить прогноз температурно-влажностного режима сооружения

Основные трудности в процессе расчёта термо-влажностного режима вызывает математическая постановка и решение задачи теплообмена при фазовых превращениях - задача Стефана. Данная проблема обусловлена выбором уравнений, описывающих фазовые превращения недостаточно адекватно реальности - с применением граничных условий четвёртого рода. Следовательно, существует потребность в новом подходе к математической постановке задачи.

Повышение эффективности противофильтрационных мероприятий на золоотвалах с учётом экономической целесообразности достигается применением плёночных экранов, завес и диафрагм, а также механизацией работ по их сооружению. Основной недостаток создания плёночных экранов - нарушение их целостности, - можно устранить, усовершенствовав технологию соединения плёночных полотнищ в единую конструкцию, поскольку в местах соединения преимущественно и происходят разрывы как на стадии строительства ЗШХ, так и в процессе его эксплуатации. Перспективным направлением здесь можно назвать соединение полотнищ относительно новым способом «встык» и получение практически непроницаемых "1"-образных (читается «Т-образных») стыков плёночных экранов. Частичной механизации труда при экранировании специальных гидротехнических сооружений предусмотрено добиться применением устройств для укладки плёночных экранов, завес и диафрагм, при использовании которых образуются "Л"-образные стыки.

В данной работе проведено исследование степени водонепроницаемости и установление оптимальных параметров "!"-образных стыков плёночных экранов; выполнено вычислительное моделирование термо-влажностного режима дренированного золоотвала типа I-A с помощью модифицированной математической модели и программы для Центральной Сибири; на уровне патентов осуществлена разработка устройств для механизированной укладки плёночных конструкций.

В результате достигнуты поставленные цели и решены все заявленные задачи.

1) Установлены оптимальные с точки зрения наименьшего коэффициента фильтрации и экономии материалов эксплуатационные параметры "1"-образных стыков и грунтов, используемых при создании плёночных экранов золоотвалов ТЭС:

• рекомендуемая высота отгиба - 0,2 м; состав грунта, способствующий наиболее плотному прижатию плёночных отгибов друг к другу -гравийно-песчаная смесь с диаметром частиц 0,1-20 мм; оптимальная конфигурации стыка - прямой, а также закономерности фильтрации через данные стыки:

• увеличение гидростатического напора воды ведёт к снижению фильтрации через стык;

• динамическое уплотнение грунта в процессе укладки экранов и завес также способствует уменьшению фильтрации, то же можно сказать о статическом давлении грунта, создаваемом вышележащими слоями;

• использование различных вяжущих для соединения стыков нуждается в более подробном исследовании и обосновании, в каждом конкретном случае, в частности смоченность внутренней поверхности рукава водой уменьшает коэффициент фильтрации, а отработанным машинным маслом - в среднем никак не влияет на него.

Учёт перечисленных закономерностей позволяет повысить эффективность противофильтрационных мероприятий и определить конструктивные характеристики устройств для укладки экранов, завес и диафрагм.

2) Опровергнуто предположение о непроницаемости "i" -образных стыков. Однако полученный эквивалентный коэффициент фильтрации без учёта эффекта защитного и подстилающего слоя равный 0,001-0,01 м/сут, соответствует суглинкам по фильтрационным характеристикам и значительно ниже коэффициента фильтрации плёночных экранов с традиционными стыками.

Снижения коэффициента фильтрации до допустимого (0,0001 м/сут) можно добиться либо сваривая (склеивая) стыки, либо помещая плёнку между защитным и подстилающим слоями рассчитанной по известным формулам мощности.

3) Подтверждена правомерность использования уравнений сопряжения в многослойных многофронтовых задачах теплообмена на основании сопоставления результатов численного решения многослойной задачи Стефана и физического эксперимента на модели фрагмента золоотвала. Построены графики продвижения нулевой изотермы. Сравнительный анализ показал совпадение результатов физического и математического экспериментов в среднем на 93 % и снижение погрешности расчётов при использовании модифицированной математической модели в два раза по сравнению с традиционной моделью. Это позволяет говорить об эффективности модифицированной математической постановки и рекомендовать программу для расчёта температурно-влажностных характеристик дренированных золоотвалов типа I-A в любом климатическом районе.

4) Разработано специализированное программное обеспечение, включающее:

• модифицированную математическую модель задачи теплообмена с подвижными границами (Стефана) с постановкой условий сопряжения в виде уравнений энергии на границах фаз и раздела разнородных слоёв вместо традиционных граничных условий IV рода;

• алгоритм расчёта с применением метода конечных разностей (явной двухслойной схемы на прямоугольной сетке) и использованием метода итераций с релаксацией влажности для преодоления нелинейности на подвижной границе промерзания-оттаивания;

• программу для решения задачи Стефана, написанную на языке Фортран на основе модифицированной модели и алгоритма расчёта. Комплекс обеспечивает высокую точность, экономию рабочего времени и простоту в использовании при расчёте термо-влажностного режима дренированных золоотвалов в результате адекватности математических уравнений физическим процессам, использования эффективных вычислительных схем и компьютерных технологий.

5) Изучен термо-влажностный режим системы «основание-дренаж-ЗШМ» дренированного золоотвала с применением программного обеспечения для условий Центральной Сибири на примере г. Красноярска. Построены геотермограммы по месяцам, графики продвижения изотерм. На основе их анализа произведена оценка динамики промерзания-оттаивания золошлакохранилища:

• получена максимальная глубина промерзания - 2,3 м в марте-апреле;

• установлены периоды наиболее интенсивного протекания фазовых процессов - январь-февраль, май-июнь, и период температурного равновесия в марте, когда теплообмен практически отсутствует;

• определено, что полного оттаивания золоотвала не происходит и с июня по сентябрь в массиве золошлакового материала сохраняется слой морозного грунта толщиной 0,1 м на глубине 2,1 м, оказывающий влияние на дальнейшее формирование температурного режима.

Учёт перечисленных факторов позволяет запроектировать высоту намываемого в течение года золошлака, толщину дренажного слоя, глубину расположения плёночного экрана и в целом повысить надёжность гидротехнического сооружения.

6) Разработаны и запатентованы устройства для механизированной укладки пленочных конструкций - укладчики плёночных экранов, завес и диафрагм. Названные агрегаты позволяют механизировать ручной труд и создавать склеенные "|"-образные стыки, обладающие низкой фильтрацией. Оптимальные параметры стыка, обнародованные выше и состав грунта, позволяют конструировать устройства для укладки плёночных экранов с перспективой получения максимального экологического и экономического эффекта. Экономическое обоснование с эффектом от внедрения укладчиков плёночных завес при экранировании золоотвала более 100 млн руб делает данные изобретения инвестиционно привлекательными. Рекомендуется их использовать при возведении накопителей отходов энергетических систем для снижения отрицательного воздействия на окружающую среду.

1. Обзор прессы: к разработке «Энергетической стратегии России до 2020 года» // Уголь. 2000. №4. с. 61.

2. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2001 г». Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Красноярскому краю. М : НИА-Природа, РЭФИА, 2003. - 224с.

3. Сысоев, Ю. М. Проектирование и строительство золоотвалов / Ю. М. Сысоев, Г. И. Кузнецов. -М.: Энергоатомиздат, 1990.-248 с.

4. Беляев, Р. А. Золошлаковые отходы: проблемы и пути их решения / Р. А. Беляев, Т. Ю. Еранская, И. Н. Коновалова // Экология и промышленность России 1999. - №7. - С. 34-36.

5. Дьяков, А. Ф. Некоторые аспекты развития гидроэнергетики и совершенствования топливно-энергетического баланса России / А. Ф. Дьяков // Изв. АН. Энергетика. 2002. - №2. - С. 78-84.

6. Белышев, А. И. Пути повышения эффективности плёночных противофильтрационных экранов / А. И. Белышев // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов 1988. - Т. 211.-С. 48-51.

7. Видин, Ю. В. Природоохранные и ресурсосберегающие технологии в теплоэнергетике / Ю. В. Видин, М. А. Воловик, Г. И. Кузнецов и др. // Вестник Красноярского государственного технического университета. Вып. 14.-Красноярск: КГТУ, 1998.-С. 132.

8. Кузнецов, Г. И. Эффективные технические решения накопителей промышленных отходов в криолитозоне / Г. И. Кузнецов // Изв. Вузов. Строительство. 1999. - №2-3. - С. 85-94.

9. Лысенко, В. П. О контроле качества плёночных противофильтрационных конструкций / В. П. Лысенко // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов 1988. - Т. 211. - С. 43-47.

10. Глебов, В. Д. Конструкции противофильтрационных плёночных экранов грунтовых плотин / В. Д. Глебов, В. П. Лысенко. Ленинград : ВНИИГ, 1975.-75 с.

11. Глебов, В. Д. Строительство противофильтрационных плёночных экранов грунтовых гидротехнических сооружений / В. Д Глебов. // Энергетика и электрификация. Серия : Гидроэлектростанции. Обзорная информация. 1982. - Вып. 3. - 40 с.

12. Попов, Ф. С. Вычислительные методы инженерной геокриологии / Ф. С. Попов. Новосибирск: Наука. Сиб. издат. фирма «РАН», 1995. - 135 с.

13. Биянов, Г. Ф. Плотины на вечной мерзлоте / Г. Ф. Биянов 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1983. - 176 с.

14. Фельдман, Г. М. Прогноз температурного режима грунтов и развитие криогенных процессов / Г. М. Фельдман Новосибирск : «Наука», Сиб. Отд-ние, 1977.-191с.

15. Белышев, А. И. Сооружение противофильтрационного экрана золоотвала Магаданской ТЭЦ / А. И. Белышев // Труды Координационных совещаний по гидротехнике «Гидротехника Крайнего Севера». Вып. 117. -Ленинград, 1977. С. 204.

16. Корытова, И. В., Основные положения проектирования намывных хранилищ ЗШМ, расположенных в северной строительно-климатической зоне / И. В. Корытова, Н. Ф. Кривоногова // Гидротехническое строительство 1995. -№4.-С. 24-30.

17. Битюрин, А. К., Методическое обеспечение инженерных расчётов температурно-фильтрационного режима гидроузлов в условиях вечной мерзлоты / А. К. Битюрин, С. В. Соболь // Гидротехническое строительство 1993. - №11. - С. 22-25.

18. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию. / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2000 - 14 с.

19. Пантелеев, В. Г. Золошлаковые материалы и золоотвалы / В. Г. Пантелеев, В. А. Мелентьев, Э. Л. Добкин и др. М.: Энергия, 1978. - 295 с.

20. Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей сточных вод электростанций : П 82-79/ВНИИГ. Л., 1980. - 78 с.

21. Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой плёнки для искусственных водоемов : СН-551-82. -М.: Стройиздат, 1983.-40 с.

22. Пособие по проектированию полигонов по захоронению токсичных промышленных отходов (к СНиП 2.01.28-85). М. : ЦТИП Госстроя СССР, 1990. 48 с.

23. Бартоломей, А. А. Основы проектирования и строительства хранилищ отходов: учеб пособие / А. А. Бартоломей, X. Брандл, А. Б. Пономарёв. М.: Изд-во АСВ, 2004. -144 с.

24. Недрига, В. П. Инженерная защита подземных вод от загрязнения промышленными стоками / В. П. Недрига. -М.: Стройиздат, 1976. 95 с.

25. Покровский, Г. И. Современные тенденции в проектировании противофильтрационных экранов специальных гидротехнических сооружений / Г. И. Покровский, В. В. Буренкова // Гидротехническое строительство 1999. -№ 2. - С. 13-17.

26. Глебов, В. Д. Экспериментальное обоснование возможности применения формул теории мембран к расчётам плёночных экранов / В. Д. Глебов, А. И. Белышев // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1976. - Т. 113. - С. 65-70.

27. Лысенко, В. П. Вероятностная оценка работоспособности плёночных экранов / В. П. Лысенко // Гидроизоляция и антикоррозионная защита гидросооружений. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1985. - Т.183. - С. 47-52.

28. Глебов, В. Д. Особенности технологии устройства полимерногоплёночного экрана в суровых климатических условиях / В. Д. Глебов, В. П. Лысенко, Ю. А. Фёдоров // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1980. - Т. 141. - С. 22-25.

29. Лысенко, В. П. К вопросу о водонепроницаемости экранов и диафрагм из плёночных полимерных материалов / В. П. Лысенко // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1975. - Т. 108. - С. 87-92.

30. Лысенко, В. П. Повреждаемость плёночных экранов при динамическом воздействии грунта / В. П. Лысенко // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева: сборник научных трудов. 1976. - Т. 113. - С. 70-76.

31. Пахомов, А. Б. Диффузионные свойства и долговечность плёночных полимерных материалов / А. Б. Пахомов, М. Б. Джуринский //

32. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1976. - Т. 113.-С. 77-80.

33. Волостных, Е. В. О возможности применения бутилкаучуковых пленок в гидротехническом строительстве / Е. В. Волостных // Негрунтовые элементы грунтовых плотин. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева : сборник научных трудов. 1982. - Т. 157. - С. 55-58.

34. Радченко, В. Г. Геомембраны в плотинах из грунтовых материалов / В. Г. Радченко, В. М. Семенков // Гидротехническое строительство -1993. №10. - С. 46-52.

35. Кузнецов, Г. И. Деформация полиэтиленового экрана земляной плотины при образовании морозобойных трещин / Г. И. Кузнецов, А. С. Скок

36. Тр. 5 совещания-семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях (Тюмень, 1968).-Красноярск, 1968.-С. 199-207.

37. А. с. 1161628 СССР, МКИ3 Е 02 В 3/16. Устройство для сборки и укладки в грунт вертикального плёночного экрана / Снисаренко В. И., Филахтов А. JI. и др. № 3676559/29 - 15 ; заявлено 13.12.83 ; опубл. 15.06.85, бюл. № 22.

38. А. с. 1191507 А СССР, МКИ3 Е 02 В 3/16. Устройство для возведения противофильтрационных завес / Нестеров М. В., Гарус Г. JI. № 3734887/29 - 15 ; заявлено 23.04.84 ; опубл. 15.11.85, бюл. № 42.

39. Итоговый отчёт Сибирского филиала ВНИИГ № 4200, тема 0.01. 282-е, том 3, раздел 6, с. 91, рис. 11.

40. А. с. 642188 СССР, М. Кл2 В 29 С 27/02. Устройство для сварки полимерных материалов В. Г., Кочанов, И. А. Кильдишев, И. Е. Кричевский и др. -№ 2441045/23 05 ; заявлено 05.01.77 ; опубл. 15.01.79, бюл. № 2.

41. A.c. 681146 СССР, МКИ3 Е 02 В 3/16. Устройство для образования противофильтрационной завесы / Хаглеев Е. П., Глебов В. Д., Лысенко В. П. (СССР). №2495797 ; заявлено 15.06.77 ; опубл. 25.08.79, бюл. №31.

42. A.c. 1710654 СССР, МКИ3 Е 02 В 3/16. Устройство для образования плёночной диафрагмы в водоупорном грунтовом сооружении / Хаглеев Е. П., Хаглеев Ф. П., Мухетдинов Н. А. (СССР). №1673495 ; заявлено 02.09.87 ; опубл. 03.05.90, бюл. №7.

43. Мейерманов, А. М. Задача Стефана / А. М. Мейерманов. -Новосибирск : Наука. Сиб отд-ние, 1986. 187 с.

44. Фридман, А. Дифференциальные уравнения с частными производными параболического типа / А. Фридман. Пер. с англ., под. ред. В. А. Ильина М. : Мир, 1968. - 427 с.

45. Лионе, Ж-Л. Некоторые методы решения нелинейных краевых задач / Ж-Л. Лионе. Пер. с франц. Л. Р. Волевича. Под ред. О. А. Олейник. -М. : Мир, 1972.-587 с.

46. Fridman A. The Stefan problem in several space variables // Trans. Amer. Math. Soc. 1968. V. 133, N1. P. 51-87.

47. Каменомостская, С. Л. О задаче Стефана / С. Л. Каменомостская // Мат. сб. 1961. - Т. 53(95), №4. - С. 489-514.

48. Бородин, М. А. О разрешимости двухфазной квазистационарной задачи Стефана / М. А. Бородин // Докл. АН УССР. 1982. Т. А., №2. - С. 3-5.

49. Самарский, А. А. Экономическая схема сквозного счёта для многомерной задачи Стефана / А. А. Самарский, Б. Д. Моисеенко // ЖВМ и МФ 1965. - Т. 5, № 5. - С. 816-827.

50. Будак, Б. М. Разностный метод со сглаживанием коэффициентов для решения задачи Стефана / Б. М. Будак, Е. Н. Соловьёва, А. Б. Успенский // ЖВМ и МФ 1965. -Т. 5, № 5. - С. 828-840.

51. Васильев, Ф. П. О методе прямых для решения однофазной задачи типа Стефана / Ф. П. Васильев // ЖВМ и МФ 1968. - Т. 8, № 1. - С. 64-78.

52. Бачелис, Р. Д. Решение задач типа Стефана методом прямых / Р. Д. Бачелис, В. Г. Меламед, Д. Б. Шляйтер // ЖВМ и МФ 1969. - Т. 9, № з. С. 585-595.

53. Никитенко, Н. И. Сопряжённые и обратные задачи тепломассопереноса / Н. И. Никитенко. Киев : Наук, думка, 1988. - 240 с.

54. Будак, Б. М. Разностные схемы с выпрямлением фронтов для решения многофронтовых задач типа Стефана / Б. М. Будак, Н. Л. Гольдман, А. Б. Успенский // ЖВМ и МФ 1968. - Т. 8, № 1. С. 64-78.

55. Гуревич, М. И. Теория струй идеальной жидкости / М. И. Гуревич. Предисл. Л. И. Седова, Т. Ю. Степанова. 2-е изд., перераб и доп. -М. : Наука, 1979.-536 с.

56. Гуревич, М. И. Теория течений со свободными поверхностями / М. И. Гуревич. // Итоги науки. Гидромеханика. Т. 5.: ВИНИТИ. -1971. С. 32-114.

57. Нгуен-Лам Численный метод решения некоторых задач теории движения тяжёлой жидкости / Нгуен-Лам // ЖВМ и МФ 1967. - Т. 7, № 2.1. С. 357-366.

58. Волков, П. К. Метод численного решения задач динамики тяжёлой идеальной жидкости со свободной поверхностью / П. К. Волков, Б. Г. Кузнецов, X. И. Христов // Численные методы механики сплошной среды. Т. 11.- 1980.-№2.-С. 22-33.

59. Монахов, В. Н. Краевые задачи со свободными границами для эллиптических систем уравнений / В. Н. Монахов. Новосибирск : Наука, 1977.-356 с.

60. Полубаринова-Кочина, П. Я. Теория движения грунтовых вод / П. Я. Полубаринова-Кочина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1977. - 664 с.

61. Дюво, Г. Неравенства в механике и физике / Г. Дюво, Ж-Л Лионе. Пер. с фр. С. Ю. Прищепионка, Т. Н. Рожковой. Под ред. С. К. Годунова. -М.: Наука, 1980.-383с.

62. Киндерлерер, Д. Введение в вариационные неравенства и их приложения / Д. Киндерлерер, Г. Стампаккья. Пер. с англ. Г. Г. Магарил-Ильяева, А. В. Фурсикова. Под ред. В. М. Тихомировой. М.: Мир, 1983. -256 с.

63. Шаманский, В. Е. Численное решение задач неустановившейся фильтрации со свободными границами жидкости / В. Е. Шаманский // ЖВМ и МФ 1970. - Т. 10, № 2. - С. 505-514.

64. Баренблатт, Г. И. Движение жидкости и газов в природных пластах / Г. И. Баренблатт, В. М. Ентов, В. М. Рыжик. М. : Недра, 1984. -208 с.

65. Alt Y. W. Numerical solution of steady-state porous free boundary problems // Numer. Math. 1980. V. 36, N 1. P. 73-98.

66. Гловински, P., Численное исследование вариационных неравенств / Р. Гловински, Ж-Л Лионе, Р. Тремольер. Пер с фр. А. С. Кравчука. Под ред. Б. Е. Победри. М.: Мир, 1979. - 574 с.

67. Баничук, Н. В. Численное решение вариационных и краевых задач методом локальных вариаций / Н. В. Баничук, В. М. Петров, Ф. Л. Черноусько // ЖВМ и МФ 1966. - Т. 6, № 6. - С. 947-961.

68. Днестровский, Ю. Н. Математическое моделирование плазмы / Ю. Н. Днестровский, Д. П. Костомаров М.: Наука, 1982. - 320 с.

69. Вабищевич, П. Н. Численное решение прямой и обратной задачи МГД-равновесия с поверхностным током / П. Н. Вабищевич, Л. М. Дегтярёв, Ю. Ю. Пошехонов // ЖВМ и МФ 1980. - Т. 20, № 2. - С. 491-500.

70. Capriz G., Cimatti G. Free boundary problems in the theory ofhydrodynamic lubrication: a survey // Free boundary problems: theory and applications. Research Notes in Math., 78-79.1983. P. 613-618.

71. Био, M. Вариационные принципы в теории теплообмена / М. Био. Пер. с англ. М.: Энергия, 1975. - 225 с.

72. Михайлов, Ю. А. Вариационные методы в теории нелинейного тепло- и массопереноса / Ю. А. Михайлов, Ю. Т. Глазунов. Рига : Зинатне, 1985.- 190 с.

73. Коздоба, JI. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности / JI. А. Коздоба. М.: Наука, 1975. - 225 с.

74. Самарский, А. А. Введение в численные методы / А. А. Самарский. М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982.-272 с.

75. Гладко, А. О. Об использовании метода теплового баланса при анализе существенно нестационарных задач геотермии / А. О. Гладко, А. Манглик, Р. Н. Сингх // Изв. РАН. Физика земли. 1992. - С. 86-92.

76. Холпанов, JL П. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела / JI. П. Холпанов, В. Я. Шкадов. М. : Наука, 1990. -271с.

77. Самарский, А. А. Введение в теорию разностных схем / А. А. Самарский. М.: Наука, 1971. - 550 с.

78. Калиткин, Н. Н. Численные методы / Н. Н. Калиткин. М. : Наука, 1978.-512 с.

79. Пасконов, В. М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена / В. М. Пасконов, В. И. Полежаев, JI. А. Чудов. М.: Наука, 1984.-288 с.

80. Вабищевич, П. Н. Численные методы решения задач со свободной границей / П. Н. Вабищевич. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1987. -164 с.

81. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-гелогических исследованиях. / Под ред. К. А. Кондратьева М. : Изд-во Московского университета, 1974-430 с.

82. Гольдин, А. Л. Проектирование грунтовых плотин: учебное пособие / А. Л. Гольдин, Л. А. Рассказов. М.: Энергоатомиздат, 1987 - 311 с.

83. Битюрин, А. К. Температурно-фильтрационный режим напорного фронта гидроузлов в условиях вечной мерзлоты // Известия вузов. Строительство. 1997. - №8. - С. 53-58.

84. Попов, Ю. А. Постановка классической задачи Стефана для промерзающих (протаивающих) связных грунтов / Ю. А. Попов, Т. В. Завалишина, Г. Г. Турантаев и др. // Известия вузов. Строительство. 2004. -№10.-С. 107-112.

85. Хаглеев, Е. П. Огневая проработка скважины подземного газогенератора / Е. П Хаглеев, Ф. П. Хаглеев // Гидродинамика больших скоростей ; КрПИ. Красноярск. 1992. - С. 63-69.

86. Хаглеев, Е. П. Сопряженные задачи тепломассообмена / Е. П. Хаглеев // Вестник КГТУ. Гидродинамика больших скоростей. Вып.З. -Красноярск, 1996.-С. 12-19.

87. Хаглеев, Е. П. Уравнения сопряжения в задачахтепломассообмена / Е. П Хаглеев // Вестник Красноярского государственного технического университета. Гидродинамика больших скоростей. Вып. 3. -Красноярск, 1996. С. 63-75.

88. Хаглеев, Е. П. К технологии создания многоканального подземного газогенератора / Е. П Хаглеев // Мат. Докладов 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике Т. 2. Казань, 1998. - С. 118-121.

89. Хаглеев, Е. П. Численное моделирование задачи магнитной термогидродинамики при перемешивании расплава в миксере-копильнике / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Тр. П-ой Российской национальной конференции по теплообмену-Т. 6. М.: МГТУ, 1998. С. 216-219.

90. Валиулин, А. Н. Экономичная разностная схема сквозного счёта для решения симметричной задачи Стефана / А. Н. Валиулин, В. П. Воронко, Р. И. Сафин // Численные методы механики сплошной среды. Новосибирск, 1973.-Т. 4, №2.-С.13-17.

91. Алимбаева, Ю. Д. Результаты испытаний стыков плёночных экранов золоотвалов ТЭС / Е. П. Хаглеев, Ю. Д. Алимбаева // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2004. - №3-4. - С. 52-63.

92. Мудров, А. Е. Численные метода для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран, Паскаль / А. Е. Мудров Томск.: МП «Раско», 1991. - 272 с.

93. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России -М. :ГУПЦПП,2000.-58с.

94. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник / Е. В. Аметистов, В. А. Григорьев, Б. Т. Емцев и др; под общей ред. В. А. Григорьева. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

95. Пантелеев, В. Г. Состав и свойства золы и шлака ТЭС / В. Г. Пантелеев и др. Под ред. Мелентьева В. А Л.: Энергоатомиздат, 1985 - 285 с.

96. ГЭСН-2001 (государственные элементные сметные нормы) -Госстрой России. 2000.

97. ФЕР-2001 (федеральные единые расценки) Госстрой России.2000.

98. МДС 81-37.2004. Указания по применению ГЭСН-2001 на строительные и специальные строительные работы. 2002. - 56 с.