автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Обоснование зимнего намыва дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций

На правах рукописи

ХАГЛЕЕВ Павел Евгеньевич

ОБОСНОВАНИЕ ЗИМНЕГО НАМЫВА ДРЕНИРОВАННЫХ ШЛАКООТВАЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

05.14.01 - энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 мдр 2012

Красноярск - 2012

005013481

005013481

Работа выполнена на кафедре Теплотехники и гидрогазодинамики ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Кулагина Татьяна Анатольевна

Официальные оппоненты:

Журавлев Валентин Михайлович, доктор физ.-мат. наук, профессор; ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», кафедра Инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности, заведующий кафедрой

Заворин Александр Сергеевич, доктор технических наук, профессор; ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», кафедра Парогенераторостроения и парогенераторных установок, профессор

Ведущая организация: Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН

Защита состоится 11 апреля 2012 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.07 при «Сибирском федеральном университете» по адресу: г. Красноярск, ул. Ленина, 70, ауд. 204.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет».

Автореферат разослан 11 марта 2012 г.

(г. Новосибирск)

Ученый секретарь диссертационного совета

Чупак Татьяна Михайловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертации обусловлена необходимостью рационального обращения с золошлаковыми отходами тепловых электрических станций (ТЭС) энергетических систем и комплексов с целью их утилизации.

В связи с сокращением запасов и ростом стоимости природного газа и нефти в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» приоритетным топливом для ТЭС признается уголь. На тепловых электростанциях РФ, работающих на твердом топливе, ежегодный выход золы и шлака достигает 25 млн. т. Только 5-10 % этих материалов подвергается переработке и последующему использованию, а их основная масса складируется в золошлакоотвалах, которые представляют собой сложные, дорогостоящие гидротехнические сооружения и являются постоянным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время золошлакоотвалы многих ТЭС близки к исчерпанию проектной емкости или уже переполнены.

В экономически развитых странах мира степень утилизации золошлако-вых материалов достигает 50-100 % и обеспечивается за счет раздельной выдачи золы и шлака потребителям. В России подобная практика по ряду причин не может быть реализована. Так, для раздельного хранения шлака ТЭС разработан специальный класс сооружений - дренированные шлакоотвалы. Однако согласно действующим нормативам намыв таких отвалов допускается только в теплое время года, в то время как в условиях России большая часть золошлаков ТЭС образуется именно в зимнее время.

Таким образом, обоснование возможности круглогодичного намыва дренированных шлакоотвалов является актуальной задачей в решении проблемы утилизации золошлаковых материалов и повышении эффективности работы ТЭС энергетических систем в целом.

Работа выполнена в рамках приоритетного направления развития науки, технологий и техники РФ Пр-577 «Энергосберегающие технологии» (критические технологии «Системы жизнеобеспечения и защиты человека» и «Энергосбережение») по открытому плану НИР ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» «Разработка энергоэффективных и экобезопасных технологий».

Объект исследований: дренированные шлакоотвалы ТЭС.

Предмет исследований: условия инфильтрации водной составляющей пульпы в массиве промороженного шлака, тепловой режим дренированного шлакоотвала при круглогодичном намыве.

Цель исследований состоит в научном обосновании зимнего намыва дренированных шлакоотвалов ТЭС в условиях климатических районов России со среднемесячной температурой воздуха в январе до -28°С.

Задачи исследований:

-анализ существующих технологий складирования и эксплуатации зо-лошлакоотвалов в суровых климатических условиях;

- экспериментально-теоретическое исследование теплового взаимодействия водной составляющей пульпы и частиц промороженного шлака в статических условиях и изучение процесса инфильтрации воды через массив мерзлого шлака;

-математическое моделирование и численное исследование температурного режима дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций.

Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:

1. Впервые установлено, что вода с относительно невысокой температурой 3 °С в условиях безнапорной фильтрации свободно протекает через толщу промороженного до температуры -28°С шлака.

2. Получены критериальные соотношения, позволяющие определить количество воды, оставшейся в жидком состоянии при статическом взаимодействии с частицами промороженного шлака, и условия продвижения фронта ин-фильтрационного потока в его порах.

3. Экспериментально определено влияние времени контакта, гранулометрического состава, начальной температуры воды и шлака на количество воды, сохранившую подвижность при статическом тепловом ее взаимодействии с частицами промороженного шлака; установлен критический диаметр частиц шлака, ниже которого промороженный шлак становится непроницаем для воды.

4. Разработана математическая модель температурного режима дренированного шлакоотвала в виде многофазной, многофронтовой задачи Стефана, отличающаяся от известных использованием уравнений сопряжения. Предложен новый алгоритм численного решения данного класса задач.

Практическая значимость работы состоит в разработке программного обеспечения расчета температурного режима дренированных шлакоотвалов ТЭС энергетических систем и комплексов, позволяющие проводить расчёт оптимальных режимов круглогодичного намыва в суровых климатических условиях при проектировании и эксплуатации данных объектов.

Использование результатов работы. Рекомендации по организации зимнего намыва дренированных шлакоотвалов приняты для использования при проектировании и эксплуатации мест хранения золошлаковых отходов филиала «Красноярская ТЭЦ-1» ОАО «Енисейская ТГК».

Научные результаты исследований использованы в учебном процессе (2009-2011) при разработке курса лекций и расчетно-графического задания по дисциплине «Теоретические исследования тепломассообмена» в Политехническом институте СФУ для студентов и магистров направления 140100 - Теплоэнергетика, а также в научно-исследовательской деятельности Теплоэнергетического факультета ПИ СФУ.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных данных и результатов экспериментальных исследований и обеспечивается использованием известных научных положений теории теплообмена, фильтрации и мерзлотоведения, обоснованностью принятых допущений, адекватностью используемой математической модели.

Личный вклад автора. Автору принадлежат постановка задач исследований, разработка, обоснование и формулировка всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, постановка экспериментов, анализ и обобщение результатов, формулировка выводов и рекомендаций для принятия решений. В совместных публикациях автору принадлежит основная часть результатов исследований. Автор выражает признательность научному руководителю, профессору кафедры Инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности Т. А. Кулагиной за методическую помощь при подготовке диссертации к защите.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на: II

Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 1998); IX Всероссийской НПК «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2008); Международной конференции «Вычислительная математика, дифференциальные уравнения, информационные технологии» (Улан-Удэ, 2009); V Всероссийской НПК с международным участием «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2011); XI Международной НПК «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2011); Международной НПК «Техника и технологии: пути инновационного развития» (Курск, 2011); Международной НПК «Современные материалы, техника и технологии» (Курск, 2011).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них: две статьи в периодических изданиях из перечня ВАК, один патент РФ на изобретение одна статья в сборнике научных трудов, девять статей - в трудах Всесоюзных, Всероссийских и Международных научно-технических конференциях.

Объем и структура работы. Материалы диссертации изложены на 135 страницах основного текста, включающих 31 рисунок и 7 таблиц. Работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 141 наименования и приложения на 12 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определяющая цель и задачи исследования. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первом разделе дан анализ современного состояния вопросов утилизации и складирования золошлаковых отходов. Увеличение объемов сжигания углей на ТЭС приводит к прогрессирующему увеличению объемов золошлако-отвалов и изъятию значительных площадей полезных земель, при этом наносится серьезный ущерб окружающей среде. К настоящему времени в нашей стране в золоотвалах накоплено до 1,5 млрд. т золошлаков, а площади, занимаемые этими отвалами, достигают 22 тыс. га. Одним из способов повышения объемов утилизации золы и шлака является раздельная их выдача потребителям. За рубежом именно раздельной выдачей золы и шлака решают проблему их полезного использования. Так в США, Великобритании, Польше, Китае утилизируют до 50-70 % годового выхода золы и шлака, а в Германии и Дании -100%.

В 1965 г. сотрудниками Теплоэлектропроекта Г. С. Агеевым и др. была предложена технология складирования золошлаковых материалов в дренированных золошлакоотвалах, затем совместно с ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева (В. А. Мелентьев, В. Г. Пантелеев и др.) разработан нормативный документ по проектированию дренированных золошлакоотвалов типов: I-A, I-Б, I-B («Руководство по проектированию дренированных золоотвалов тепловых электрических станций». (П. 64-77). - Л.: Энергия, 1977. - 67 с). Первый из них, тип I-A, может быть использован для раздельного складирования шлака. Однако намыв дренированных шлакоотвалов при этом рекомендовано осуществлять лишь в теплое время года.

Применительно к районам с суровым климатом накоплен достаточно богатый опыт зимнего намыва гидротехнических сооружений, изложенный в ра-

ботах М. Н. Захарова, Т. И. Пеняскина, Ю. А. Попова, Д. В. Рощупкина, А. А. Церцената и др. Зимний намыв ответственных гидротехнических сооружений проводят по блочной схеме в условиях непрерывности намыва и максимального покрытия всей карты потоком пульпы со сбором водной составляющей пульпы в пруд-отстойник. Однако технология, применяемая в гидромеханизации, не может быть принята для зимнего намыва дренированого шлакоотвала, т.к. намыв шлака связан с полной инфильтрацией водной составляющей пульпы в пределах длины пути инфильтрации в дренажную сеть основания отвала.

Процесс намыва хвостохранилищ, золоотвалов и др. намывных накопителей отходов неотъемлемо связан с фильтрацией жидкостей в пористых средах. В развитие теории изотермической и неизотермической фильтрации большой вклад внесли: Н. А. Авдонин, В. И. Аравин, Н. Н. Веригин, Е. А. Замарин, В. С. Истомина, Г. Е. Малофеев, С. Н. Нумеров, Н. Н. Павловский, М. П. Павчич, П. Я. Полубаринова-Кочина, И. А. Чарный, Э. Б. Чекалкж, и др.' Однако все работы связаны с фильтрацией жидкостей, в частности воды, в пористых средах с положительной температурой.

Немногие работы посвящены вопросам фильтрации водных растворов и чистой воды в пористых средах с отрицательной температурой (Оловин, Б. А. Фильтрационная проницаемость вечномерзлых грунтов - Новосибирск: «Наука». 1993. - 257 е., посвященная вопросам фильтрации и теплообмена в много-летнемерзлых горных породах, частично заполненных льдом; Хаглеев, Е. П. Исследование инъекционного закрепления талых и охлажденных несвязных грунтов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Л.: ВНИИГ, 1977. - 16 е., в которой получен положительный результат по нагнетанию вязкопластичных растворов на водной основе в охлажденные несвязные грунты, имеющие отрицательную температуру -12.. ,-20°С).

Основные положения и результаты указанных выше работ позволяют сформулировать задачу о проницаемости массива промороженного шлака водной составляющей пульпы в условиях ее безнапорной фильтрации. Положительное решение этой задачи явится основанием проведения зимнего намыва дренированного шлакоотвала, при этом недопустимым является промерзание дренажа, подстилающего шлакоотвал по всей площади. Следовательно, необходимо обеспечить такие условия эксплуатации дренированного шлакоотвала, при которых подвижная граница промерзания не проникает в дренаж.

Результаты анализа литературных источников подтверждают актуальность работы и возможность решения проблемы круглогодичного намыва дренированного шлакоотвала, а также поэтапного решения экспериментальными и теоретическими методами других, сформулированных в диссертации, задач.

Во втором разделе изучается статическая незамерзаемость водной составляющей пульпы в промороженном шлаке как один из аспектов технологии зимнего намыва дренированного шлакоотвала.

На основании сравнения тепловых потенциалов водной составляющей пульпы и промороженного шлака получен и экспериментально проверен критерий, устанавливающий количество незамерзшей воды в условиях статического взаимодействия воды и частиц промороженного шлака:

е.=я».р.к('.-'ф)+?ф]; =[ршсш (1 - /и)+Рлсл/«л ](/з - /ш)+еф л; о)

кнв=(ев-еш+а„)/&>о,

(2)

гДе бв> £?ш> 6ф.л = ~шлРл?ф — тепловые потенциалы соответственно воды, промороженного шлака и теплоты таяния льда, содержащегося в шлаке, Дж/м3;

К -

критерии количества незамерзшеи воды; т, тв = т - тл, тл - соответ-

ственно пористость промороженного шлака и объемные доли, занимаемые в нем водой и первичной влагой, находящейся в шлаке в виде льда; рв,рл,св,сл- соответственно плотность, кг/м3, и теплоемкость, кДж/(кг-К), воды и льда; /0> !ш - начальная температура воды, температура замерзания воды и начальная температура шлака, °С; </ф - скрытая теплота фазового превращения воды в лед, кДж/кг;рш = (1 -отвн)рм, рм - соответственно кажущаяся и истинная плотность частиц шлака, кг/м3; тип — внутренняя пористость частиц шлака.

Тепловой потенциал воды настолько велик, что даже при неблагоприятных условиях, когда начальная температура воды равна 0°С, а шлак имеет весьма плотную упаковку т = 0,35, последняя ее капля согласно критерию Кнв (2) превратится в лед только при температуре шлака близкой -90°С (рисунок 1). Справедливость критерия К,| в проверена серией опытов при статическом взаимодействии воды с температурой 7°С с частицами промороженного шлака с температурой -28°С и пористостью порядка 0,45.

Рисунок 1 - Зависимость критерия К„ в от температуры промороженного шлака, его пористости т = 0,35 и 0,45 с начальной влажностью и< = 0,03 (льдистостью 0,033) и температуры воды и= 0 и 7 °С

-&-1в = 0°Сит = 0,35; -в-|в = 7 °Си т = 0,45;

—ж— 1в = О "С и т = 0,45

Установлено, что время контакта воды с частицами промороженного шлака практически не влияет на количество сохранившейся в жидкой фазе воды, РГП.

Заметное влияние на величину Щ, оказывает размер частиц шлака (рисунок 2, а). Наибольшая величина наблюдалась для крупнозернистого шлака 8... 12 мм, где вода в жидкой фазе составляет порядка 90% от первоначального количества воды, залитой в поры промороженного шлака. Наименьшее значение 1¥„ = 55% наблюдалось в образцах с относительно малыми размерами частиц - менее 1 мм.

Для более полного представления о величине 1УЛ помимо представленных выше закономерностей была установлена ее зависимость от начальной температуры промороженного шлака и начальной температуры воды (рисунок 2, б, в).

1,0

0,9

0,7

0,6

123456789 10 3— *ш=-5°С; -т!г- 'ш = -15"С;-е- 1т = -28*С

0,9

■ <1 мм; —#— 2-4 мм; —6-8 мм;

■ 1-2мм; -Э-4-6мм; -а-8-10мм

б)

Рисунок 2 - Зависимость количества воды, остающейся в подвижном состоянии, от а) размеров частиц шлака; б) начальной температуры шлака; в) начальной температуры воды

в)

Эксперимент показал, что с понижением температуры промороженного шлака от -5 до -28°С величина \У„ снижается (рисунок 2, б). Даже в образцах крупнозернистого шлака 4...6, 6...8 и 8... 12 мм величина IV,, падает на 6... 10 %, причем падение \Уп увеличивается с уменьшением размеров частиц шлака. Лед и пленочная вода в мелкозернистом шлаке приводят к заметному уменьшению диаметра поровых каналов, в особенности в местах их сужений, и вследствие этого существенного снижения (Гп (рисунок 2, б). Подвижная вода оказывается защемленной в порах между этими сужениями, что свидетельствует о нежелательном присутствии мелкозернистого шлака в составе пульпы.

Заметное увеличение количества IVп, до 10% и выше, наблюдается при повышении температуры исходной воды от 0 до 10°С (рисунок 2, в).

В третьем разделе рассматривается вопрос о принципиальной возможности движения водной составляющей пульпы в промороженном шлаке в условиях безнапорной фильтрации.

Для установления этого факта была проведена серия опытов на экспериментальной установке, представляющей собой колонну прямоугольной призматической формы сечением 150x200 мм и высотой 2,0 м. Стенки колонны с внешней стороны теплоизолированы. Эксперимент проводился со шлаком, отобранным из под котлов со слоевым сжиганием березовского бурого угля. После подготовки образцов влажного шлака заданного гранулометрического состава производилась их загрузка в колонну, имитирующую толщу намытого шлака, с установкой датчиков температуры ДТС 024-50М.В3.20/2 по высоте слоя в трех расчетных створах: 0,257г; 0,5-/г и 0,15-И, где /г - толщина промороженного шлака. Затем колонну с влажным шлаком промораживалась до необходимой температуры. Во время проливки колонны водой производились замеры температуры, времени и скорости прохождения через толщу промороженного шлака фильтрующейся воды.

Проведено двенадцать опытов (см. таблицу) при трех значениях температуры: 1Ш = - 8; - 12 и - 17 °С для шлака с размером частиц 2... 10 мм. Расход проливаемой воды составил 0,5 и 2,0 л/с. Толщина слоя промороженного шлака принималась равной 1,0; 1,5 и 2,0 м. Начальная температура воды во всех опытах составляла 5°С. Каждый опыт проводился повторно.

Результаты проведенных опытов показывают, что промороженный шлак даже с относительно низкой температурой проницаем для потока воды в условиях безнапорной фильтрации. Кроме того, эксперимент был проведен с практически двойным запасом по дефициту теплоты промороженного шлака при одинаковой температуре по всей глубине слоя (см. таблицу). В реальных же условиях температура слоя с глубиной повышается.

Таблица - Результаты эксперимента по инфильтрации воды через слой промороженного шлака1

Номер эксперимента Температура шлака . ог 1 ш» ^ Глубина промерзания И, м Расход воды 0ом, л/с Температура воды в расчетных створах, °С Время протекания воды Т.С1 Средняя скорость W, м/с

'0,25 'о,5 'о,75

1 - 8,0 1,0 0,5 0,4 0,3 0,3 18,0 0,06

2,0 0,4 0,3 0,3 1,5 0,67

2 -17,0 1,5 0,5 0,7 0,4 0,3 15,0 0,10

2,0 0,8 0,4 0,3 1,6 0,94

3 -12,0 2,0 0,5 0,9 0,5 0,3 30,0 0,07

2,0 1,0 0,6 0,3 2,8 0,71

Способность воды двигаться в порах промороженного шлака обусловлена следующим: во-первых, относительно чистыми порами промороженного шлака, не заполненными льдом - остаточная влажность шлака перед замораживанием не превышает 4%; во-вторых, вода обладает значительной по величине

1 В таблице приведены усредненные значения

скрытой теплотой фазового превращения <7ф =335,2 кДж/кг, а также высокой теплоемкостью се = 4,19 кДж/(кг-К), существенно превышающей теплоемкость шлака сш = 0,75 кДж/(кг-К). Однако оба фактора являются только необходимыми условиями, обеспечивающими движение воды в промороженном шлаке. Достаточным условием является третий фактор, заключающийся в процессе обновления частиц воды, находящихся в так называемом лидирующем объеме фильтрующегося потока воды, на тыловые частицы, имеющие более высокий тепловой потенциал по сравнению с первыми (рисунок 3).

А-А

II

II

а) б)

Рисунок 3 - Модель четочного канала в однородном массиве шлака: а) вид сверху; б) разрез по А-А; 1 - частицы шлака; 2 - слой льда; 3 - застойные зоны порового канала; 4 - динамический канал. Условные обозначения: О - частицы воды, находящиеся в данный момент в динамическом канале лидирующего объема; ® - частицы воды застойных зон; © - тыловые

частицы воды

Наибольшее охлаждающее воздействие вода испытывает в процессе ее первоначального прохождения через слой промороженного шлака. При своем движении вперед лидирующий объем постоянно вступает в тепловой контакт со все новыми стенками поровых каналов, имеющих первоначально отрицательную температуру tm, ниже температуры замерзания воды ц. В результате в расширенной части четочных поровых каналов образуется трехслойная система: намерзший на поверхностях частиц шлака слой льда, застойные зоны, заполненные водой, и динамический канал диаметром dmn, по которому продолжает двигаться вода. При этом на смену частицам воды в пределах сечений 1-И поступают тыловые частицы, обладающие более высоким тепловым потенциалом. В наиболее тяжелых условиях находятся частицы воды на выходе из динамического канала, т. е. в сечении II-II (рисунок 3), так как они непосредственно контактируют со стенками канала, где температура шлака наименьшая -на уровне начальной tm < /ф. Частицы же воды, находящиеся в пределах динамического канала, защищены слоем воды застойной зоны 3, а частицы воды, находящиеся в сечении I-I контактируют со стенками канала с более высокой температурой, чем в сечении II-II.

Вытесненные из динамического канала частицы воды заполняют застойные зоны уже нового расширения и частично намерзают на его стенках. А ди-

намический канал 4 заполняют тыловые частицы и т. д. В результате такого материального обмена лидирующий объем сохраняет способность двигаться в по-ровых каналах промороженного шлака.

Приняв за основу приближенное решение задачи промерзания цилиндра (первый метод Л. С. Лейбензона) время намерзания некоторого критического слоя льда в канале, который может привести к значительному снижению инфильтрации воды, можно представить в виде:

рокр = 0,5 • Ко\Д1? 1п Дкр + 0,5(1 - )} (3)

где Рокр =ав'Скр/г02 - число Фурье; Ко = дфр,а./|слрл(*ф -гш)|- критерий Кос-совича; Ищ=Гщ1г0 - относительный критический радиус канала; рв,ав,ав =ав/дл - соответственно плотность, кг/м3, коэффициент температуропроводности воды абсолютный, м2/с, и относительный; рл,сл,а,- соответственно плотность, кг/м3, теплоемкость, кДж/(кг-К), и коэффициент температуропроводности льда м2/с; гп, гкр - радиус первоначального порового канала и после намерзания на его стенках критического слоя льда, соответственно, м.

Время полного обновления частиц лидирующего объема в динамическом канале тыловыми частицами согласно закону сплошности потока жидкости в динамическом канале составит

э = игГ/(Ре • Ллоп), (4)

где Ро113 =явтпз/(г02)- число Фурье, характеризующее время полной замены частиц лидирующего объема; Г = ^ср/т-0- геометрический критерий; Ре = '"„/«„ -число Пекле; Ллом = гмп /г„ - относительный допустимый радиус канала; ¿/ср - средневзвешенный диаметр частиц шлака, м; н'ф - скорость безнапорной фильтрации воды в шлаке, м/с; гдоп - радиус порового канала после

намерзания слоя льда, допустимого из условия сохранения проницаемости шлака, м.

Таким образом, динамическое условие движения лидирующего объема инфильтрационного потока воды в промороженном шлаке можно записать в виде отношения (3) к (4)

кдй„ =Роф/Роп! , (5)

при выполнении которого тыловые частицы воды будут замещать частицы лидирующего объема быстрее, чем успеет намерзнуть критический слой льда. Для крупнозернистых шлаков со средними диаметрами частиц 4 и 6 мм при /?,„,, = 0,8, что соответствует данным по статическому критерию незамерзаемости и температуре шлака -50°С величина Клин соответственно равна 18 и 61 (рисунок 4). Лишь для среднезернистого шлака с ¿/ср = 2 мм значение Клнн приближается к 2,3 при !ш стремящемся к -50°С.

С целью проведения дополнительных опытов по проливанию воды через слой промороженного шлака была изготовлена колонна высотой 2 м сечением 250x250 мм, заполненная смесью шлака 0,5...12 мм со следующими характер-

ными размерами частиц: с/ю = 2,2; ¿/50 = 4,8; с/6о = 5,6 мм. По высоте колонны было размещено 17 датчиков температуры ДТС 024-50М.В3.20/2. Первоначальное распределение температуры по высоте колонны было следующим:

- от дна колонны до 0,5 м температура шлака менялась от 0 до -4,5°С;

- от 0,5 м до 1,5 м от-4,5 до-8°С;

- от 1,5 м до 2 м от - 8 до -28 °С.

140 120 100 80 60

?__?____,_ — 9— , —9 о с

-25 -30 -35 -40 -45 -50

-е- с) = 2 мм; -а- с! = 4 мм; -а- с) = 6 мм

Рисунок 4 - Зависимость динамического критерия К.д,ш от температуры шлака при т = 0,40 и Лцоп= 0,8.

Вода в колонну подавалась из водопроводного крана с температурой 3,5°С и расходом 0,5 л/с. С начала подачи воды лидирующий объем прошел колонну за 75 с, т. е. со средней скоростью 0,027 м/с. Температура воды на выходе из колонны постепенно повышалась от 0,1 до 3°С к концу опыта, длившегося 45 мин. Температура шлака по всей высоте колонны согласно показаниям датчиков также повысилась до 3°С.

Далее был установлен критический размер частиц шлака, при котором его поры перемерзают в процессе инфильтрации воды и который соответствует диаметрам частиц менее 1 мм. В условиях зимнего намыва дренированного шлакоотвала это неминуемо приведет к образованию наледей на поверхности шлакоотвала.

В четвертом разделе предложена математическая модель температурного режима дренированного шлакоотвала, проведены численные исследования и сравнение результатов решения, получаемых с применением двух способов сопряжения контактирующих тел: классического - с условием Стефана, и предложенного автором - на базе уравнения сопряжения.

Дренированный шлакоотвал рассматривается в виде трех или четырех-слойной системы (рисунок 5). На внешней поверхности системы в течение года наблюдаются знакопеременные температурные возмущения: /и </ф, >/ф, где

/„ - температура наружного воздуха. Как следствие во влажных слоях возникают процессы промерзания в зимний и оттаивания в теплый периоды времени даже при наличии теплоизоляционного слоя. Возможное промерзание слоя намытого шлака 3 не столь опасно для зимнего намыва. Намытый шлак в дренированном шлакоотвале представляет собой пористое тело со свободными от воды порами, и, как уже показано, в случае возможного промерзания слой шлака сохраняет проницаемость для потока воды. Недопустимым с точки зрения зим-

него намыва является промерзание дренажа 2, находящегося в водонасыщен-ном состоянии. Таким образом, материал и толщина теплоизоляционного экрана 4 должна приниматься из условия недопустимости прохождения фронта промерзания 5 в дренаж 2.

Золоотвалы и в частности дренированные шлакоотвалы имеют распластанный профиль: минимальная площадь, занимаемая гидроотвалами тепловых станций, составляет порядка 10 га. Если в плане дренированный шлакоотвал рассматривать в виде квадрата, то для указанных площадей сторона квадрата будет порядка 320 м, а суммарная высота дренированного шлакоотвала вместе с его основанием - не более 30 м, что в десять раз меньше его размеров в горизонтальном направлении. Это позволяет считать, что температурное поле будет автомодельно по отношению к горизонтальным пространственным координатам, например, оси X (рисунок 5). Основные изменения температуры во времени будут наблюдаться в вертикальном направлении, в направлении оси У.

Теплоизо- Наружный воздух, (н<(ф ^

ляционный ■

экран (4) /ШКЯ

Мерзлый слой

Рисунок 5 - Расчетная схема

^ Поток геотермальной теплоты дгт ^

В одномерной постановке задачи математическая модель температурного режима многослоевой многофронтовой системы, какой является дренированный шлакоотвал, представляется совокупностью обычных уравнений теплопроводности, записанных для внутренних точек г-х слоев, находящихся либо в талом, либо в мерзлом состояниях. Для поверхности «теплоизоляционный экран 4 - приповерхностный слой шлака 3» и на подвижной границе промерзания (оттаивания) - £ - в слое шлака между мерзлой и талой его частями в момент промерзания (оттаивания), вместо традиционных граничных условий IV рода (условий Стефана) используем соответствующие уравнения сопряжения: на поверхности «экран 4 - приповерхностный слой шлака 3»

0 = К

д2/ 'У

п+0

д21

и-0

-О^фРз^Ц

(6)

на подвижной границе промерзания (оттаивания) - Е, в слое ишака 3

dW,

0-7, Э2/

M'V

¿У

(?)

где - коэффициент теплопроводности материала /-го слоя, Вт/(м-К); \УЪ -влажность шлака.

На внешних границах шлакоотвала кроме начального условия 1{у, 0) = /0 (х) установлены следующие граничные условия:

в подошве основания 1 действует геотермальный поток теплоты интенсивностью д1Г (рисунок 5)

» Э t

= 9г,. (8)

у=О

на поверхности шлакоотвала с теплоизоляционным экраном и без него в зимнее и летнее время применялись обычные граничные условия III рода.

Для случая перехода из зимы в лето, когда шлак еще находится в мерзлом состоянии, также использовалось граничные условия III рода с учетом фазовых превращений приповерхностного слоя шлака в виде

+ (9)

Задачи для вариантов с теплоизоляционным экраном и без него в виде системы уравнений теплопроводности и уравнений сопряжения вида (6), (7) с начальными и граничными условиями, куда входили условия (8), (9), решались с применением явной конечноразностной схемы по алгоритму, схожему с известным алгоритмом Ю. А. Попова. В отличие от указанного алгоритма здесь принят не температурный диапазон фазовых превращений, что характерно для связных грунтов, а однозначная величина температуры фазовых превращений, равная 0°С или близкой к ней температуре с учетом минерализации водной составляющей пульпы. Далее скачкообразное перемещение подвижной границы на один шаг выполнялся с температурной компенсацией, т. к. в момент скачкообразного перемещения границы в следующую узловую точку температура в этой точке tj отлична от - в случае промерзания tj> /ф, а в случае оттаивания tj < /ф.

Расчет температурного режима шлакоотвала проведен для г. Читы, где наблюдаются наиболее характерные для рассматриваемого климатического района условия. Из решения задачи видно, что температурное состояние шлакоотвала в условиях достаточно сурового климата согласно данным по неза-мерзаемости воды в промороженном шлаке в статических и динамических условиях взаимодействия позволяет проводить зимний намыв шлака даже без использования теплоизоляционного экрана (рисунок 6). Однако при его наличии глубина промерзания слоя шлака значительно меньше. Например, к концу зимы, в феврале, марте месяцах, без экрана глубина промерзания достигает 1,95 м, в то

время как с экраном - 0,9 м. (рисунок 6). Кроме того, под экраном температура замерзания шлака не опускается ниже -10°С, а без экрана на поверхности отвала имеем -26°С.

а)

2,5

■ноя -А-дек

-янв -ж—фев

6) -мар

Ь, м

-апр

Рисунок 6 - Распределение температуры в слое шлака на третий год эксплуатации: а) без теплоизоляционного экрана; б) с теплоизоляционным экраном

В заключение было проведено сравнение результатов математического моделирования с традиционным условием Стефана и примененного автором уравнения сопряжения с результатами физического моделирования (рисунок 7).

а)

- ГУ IV рода

-уравнение сопряжения

б)

-Ж- физический эксперимент I

Рисунок 7 - Глубина промерзания слоя шлака по месяцам зимнего периода: а) промерзание без экрана; б) промерзание под защитой экрана

В качестве объекта исследования рассматривался слой влажного шлака толщиной 2,0 м с граничными условиями I рода на верхней и нижней его поверхностях. При этом на верхней поверхности моделируемого шлакоотвала в качестве граничного условия I рода устанавливалось значение среднезимней температуры равной -11°С, а протяженность зимнего периода равной пяти месяцам, т. е. климатические условия характерные для большинства сибирских городов. Физическая модель объекта была изготовлена с геометрическим масштабом 1:10с соблюдением основных положений теории подобия.

Сравнение вариантов моделирования показало, что оба подхода дают достаточно близкие для инженерных расчетов результаты к результатам физического моделирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана принципиальная возможность проведения круглогодичного намыва дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций.

2. Впервые получены критерий определяющий количество воды, остающейся в жидкой фазе при статическом взаимодействии с частицами промороженного шлака, и критерий, определяющий условия продвижения фронта ин-фильтрационного потока в порах промороженного шлака. Показано, что в суровых климатических условиях динамический критерий выполняется с многократным запасом, что подтверждено экспериментально фактом протекания воды через промороженный до температуры -28°С шлака.

3. Экспериментально установлены зависимости количества воды, оставшейся в подвижном состоянии после статического контакта с мерзлым шлаком, от времени контакта, гранулометрического состава и температур шлака и воды: время контакта воды с частицами промороженного шлака в термостатированных условиях практически не влияет на количество сохранившейся в жидкой фазе воды; количество воды, сохранившейся в жидкой фазе, растет с увеличением размеров и температуры частиц промороженного шлака и начальной температуры воды. Использование полученных данных позволяет более эффективно проектировать и эксплуатировать дренированные шлакоотвалы.

2. Разработана и реализована математическая модель многолетнего температурного режима дренированного шлакоотвала в условиях круглогодичного намыва шлака, предложен вычислительный алгоритм и составлена компьютерная программа, позволяющие производить расчет многолетнего температурного режима шлакоотвала с выбором параметров теплоизоляционного экрана, не допускающего промерзания дренажа в длительный зимний период года.

3. Установлено, что применение теплоизоляционного экрана позволяет производить круглогодичный намыв шлака, предотвращая промерзание дренажа даже в начальной стадии возведения дренированного шлакоотвала, когда толщина намытого слоя шлака незначительна. Большая часть охлаждающего температурного напора гасится в теплоизоляционном экране. Под экраном толща промороженного шлака имеет относительно высокую температуру порядка -10°С, которая свободно преодолевается инфильтрационным потоком воды.

Публикации отражающие основное содержание работы

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК:

1. Хаглеев, П. Е. Влияние параметров промороженного шлака на количество подвижной воды в условиях статического взаимодействия / П. Е. Хаглеев, Е. П. Хаглеев, Т. А. Кулагина // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 6 (2011 4) 675-687;

2. Хаглеев, П. E. О возможности продления срока намыва шлака в дренированный шлакоотвал / П. Е. Хаглеев, Е. П. Хаглеев // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. 2010. -№ 5-6. - С. 96-104.

Статьи, опубликованные в других изданиях и материалах научно-технических конференций:

3. Хаглеев, П. Е. Математическая модель индукционного перемешивания расплава в миксере-копильнике / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин // Вестник КГТУ. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1996. -Вып. З.-С. 55-62.

4. Хаглеев, П. Е. Экспериментальная проверка калориметрического критерия незамерзаемости воды в промороженном шлаке / П. Е. Хаглеев // Экологические проблемы промышленных городов: Материалы V Всероссийской НПК с международным участием; ред. Е. И. Тихомирова. - Саратов, 2011. - С. 107-109.

5. Хаглеев, П. Е. Калориметрический критерий сохранения воды в жидкой фазе в промороженном шлаке / П. Е. Хаглеев // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф: Материалы XI Международной НПК. - Пенза, 2011. - С. 88-92.

6. Хаглеев, Е. П. Критериальная оценка условий движения фронта инфильтрации воды в промороженном шлаке / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф: Материалы XI Международной НПК. - Пенза, 2011. - С. 66-70;

7. Хаглеев, Е. П. Круглогодичный намыв шлака в дренированный шлакоотвал ТЭС / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев II Техника и технологии: пути инновационного развития: материалы Международной НПК; ред. А. А. Горохов. -Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2011. - С. 151-160.

8. Хаглеев, П. Е. Экспериментальная оценка теплового баланса водной составляющей пульпы и промороженного шлака в статических условиях / П. Е. Хаглеев, Е. П. Хаглеев // Перспективное развитие науки, техники и технологий: материалы Международной (заочной) НПК. - Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2011.

9. Хаглеев, Е. П. Экспериментальная установка моделирования температурного режима шлакоотвала с теплоизоляционным экраном / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Перспективное развитие науки, техники и технологий: материалы Международной (заочной) НПК. - Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2011.

Ю.Хаглеев, П. Е. Моделирование фазовых превращений в сопряженных задачах теплообмена / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Вычислительная математика, дифференциальные уравнения, информационные технологии: Материалы Международной конференции; ред. Н. Б. Цыренжапов. - Улан-Удэ, 2009. -С. 244-252.

11 .Хаглеев, П. Е. К технологии возведения дренированных золоотвалов / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Материалы IX Всероссийской НПК; ред. М. С. Пронин. - Красноярск: МВДЦ «Сибирь», 2008. - С. 90-94.

12.Хаглеев, П. Е. Численное моделирование задачи магнитной термогидродинамики при перемешивании расплава в миксере копильнике / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев // Труды второй российской национальной конференции по теплообмену. Том 6. - М.: Издательство МЭИ, 1998. - С. 216-219. патент:

13.Пат. 2410540 Российская Федерация, МПК Е21С 41/26. Способ возведения дренированного шлакоотвала / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - 2009134024/03; заявл. 10.09.2009; опубл. 27.01.2011; Бюл. № 3.

Подписано в печать 7.03.2012 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 6635

Отпечатано полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041 Красноярск, пр. Свободный, 82а Тел/факс (391)206-26-58,206-26-49 E-mail: print_sfu@mail.ru; http://lib.sfu-kras.ru

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСОВ СКЛАДИРОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭС

1.1 Проблемы складирования и утилизации золошлаковых отходов

1.2 Зимний намыв гидротехнических сооружений. Фильтрационная проницаемость охлажденных горных пород

1.3 Математическое моделирование задач теплообмена с фазовыми превращениями на подвижной границе

1.4 Задачи исследования по обоснованию зимнего намыва дренированных шлакоотвалов

2 ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПУЛЬПЫ С ЧАСТИЦАМИ ПРОМОРОЖЕННОГО ШЛАКА В СТАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

2.1 Экспериментальная оценка остаточной влажности шлака

2.2 Критериальная оценка количества незамерзшей воды в поровом пространстве промороженного шлака

2.3 Методика проведения эксперимента по определению количества воды, сохранившей подвижность

2.4 Влияние различных факторов на количество воды, сохранившей подвижность после статического контактирования с частицами промороженного шлака

2.4.1 Влияние времени контактирования с частицами промороженного шлака

2.4.2 Влияние размеров частиц промороженного шлака

2.3.3 Влияние начальной температуры шлака

2.4 Выводы по разделу

3 КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИНФИЛЬТРАЦИИ

ВОДЫ В ПРОМОРОЖЕННОМ ШЛАКЕ

3.1 Установление принципиальной возможности инфильтрации воды в промороженном шлаке

3.1.1 Экспериментальная установка и отработка методики проведения эксперимента

3.1.2 Анализ результатов эксперимента

3.2 Условия, обеспечивающие инфильтрацию воды в слое промороженного шлака

3.3 Анализ результатов критериальной оценки условий инфильтрации воды в слое промороженного шлака

3.4 Выводы по разделу

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ПРОМОРОЖЕННОМ

ШЛАКЕ

4.1 Инфильтрация воды в крупнозернистом шлаке

4.2 Формирование инфильтрационного потока воды в крупнозернистом шлаке

4.3 Определение критического размера частиц промороженного шлака

4.3.1 Экспериментальная оценка проницаемости промороженного среднезернистого шлака

4.3.2 Экспериментальная оценка проницаемости промороженного мелкозернистого шлака

4.4 Выводы по разделу

5 МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ДРЕНИРОВАННОГО

ШЛАКООТВАЛА

5.1 Физическая постановка задачи

5.2 Математическая постановка задачи температурного режима дренированного шлакоотвала

5.3 Разработка алгоритма задачи

5.3.1 Аппроксимация основных дифференциальных уравнений и краевых условий

5.3.2 Алгоритм задачи

5.4 Численное решение задачи многолетнего температурного режима дренированного шлакоотвала

5.5 Сравнение результатов математического и физического моделирования

5.5.1 Разработка экспериментальной установки-модели шлакоотвала с граничными условиями! рода

5.5.2 Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента

5.5.3 Сравнение результатов математического и физического моделирования

5.6 Выводы по разделу

Актуальность диссертации обусловлена необходимостью рационального обращения с золошлаковыми отходами тепловых электрических станций (ТЭС) энергетических систем и комплексов с целью их утилизации.

В связи с сокращением запасов и ростом стоимости природного газа и нефти «структура расходуемого топлива на тепловых электростанциях будет изменяться в сторону уменьшения доли газа к 2020 году и увеличения доли угля» («Энергетическая стратегия России на период до 2020 года»), В частности, увеличение потребления угля предполагается на 48 - 70%.

На тепловых электростанциях РФ, работающих на твердом топливе, ежегодный выход золы и шлака достигает 25 млн. т. Только 5-10 % этих материалов подвергается переработке и последующему использованию, а их основная масса складируется в золошлакоотвалах, которые представляют собой сложные, дорогостоящие гидротехнические сооружения и являются постоянным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время золошлакоотвалы многих ТЭС близки к исчерпанию проектной емкости или уже переполнены.

В экономически развитых странах мира степень утилизации золошла-ковых материалов достигает 50-100 % и обеспечивается за счет раздельной выдачи золы и шлака потребителям. В России подобная практика по ряду причин не может быть реализована. Так, для раздельного хранения шлака ТЭС разработан специальный класс сооружений - дренированные шлакоотвалы. Однако согласно действующим нормативам намыв таких отвалов допускается только в теплое время года, в то время как в условиях России большая часть золошлаков ТЭС образуется именно в зимнее время.

Таким образом, обоснование возможности круглогодичного намыва дренированных шлакоотвалов является актуальной задачей в решении проблемы утилизации золошлаковых материалов и повышении эффективности работы ТЭС энергетических систем в целом.

Работа выполнена в рамках приоритетного направления развития науки, технологий и техники РФ Пр-577 «Энергосберегающие технологии» (критические технологии «Системы жизнеобеспечения и защиты человека» и «Энергосбережение») по открытому плану НИР ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» «Разработка энергоэффективных и экобезопасных технологий».

Объект исследований: дренированные шлакоотвалы ТЭС. Предмет исследований: условия инфильтрации водной составляющей пульпы в массиве промороженного шлака, тепловой режим дренированного шлакоотвала при круглогодичном намыве.

Цель исследований состоит в научном обосновании зимнего намыва дренированных шлакоотвалов ТЭС в условиях климатических районов России со среднемесячной температурой воздуха в январе до -28°С. Задачи исследований:

- экспериментально-теоретическое исследование теплового взаимодействия водной составляющей пульпы и частиц промороженного шлака в статических условиях;

- установление принципиальной возможности инфильтрации воды в массиве промороженного шлака и определение условий, обеспечивающих движение лидирующего объёма инфильтрационного потока;

- математическое моделирование и численное исследование температурного режима дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций.

Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:

1. Впервые установлено, что вода с относительно невысокой температурой 3 °С в условиях безнапорной фильтрации свободно протекает через толщу промороженного до температуры -28°С шлака.

2. Получены критериальные соотношения, позволяющие определить количество воды, оставшейся в жидком состоянии при статическом взаимодействии с частицами промороженного шлака, и условия продвижения фронта инфильтрационного потока в его порах.

3. Экспериментально определено влияние времени контакта, гранулометрического состава, начальной температуры воды и шлака на количество воды, сохранившей подвижность при ее статическом тепловом взаимодействии с частицами промороженного шлака; экспериментально подтверждена справедливость критериальной оценки условий инфильтрации воды в массиве промороженного шлака; установлен критический диаметр частиц шлака, ниже которого промороженный шлак становится непроницаем для воды.

4. Разработана математическая модель температурного режима дренированного шлакоотвала в виде многофазной, многофронтовой задачи Стефана, отличающаяся от известных использованием уравнений сопряжения. Предложен новый алгоритм численного решения данного класса задач.

Практическая значимость работы состоит в разработке программного обеспечения расчета температурного режима дренированных шлакоотвалов ТЭС энергетических систем и комплексов, позволяющие проводить расчёт оптимальных режимов круглогодичного намыва в суровых климатических условиях при проектировании и эксплуатации данных объектов.

Использование результатов работы. Рекомендации по организации зимнего намыва дренированных шлакоотвалов приняты для использования при проектировании и эксплуатации мест хранения золошлаковых отходов филиала «Красноярская ТЭЦ-1» ОАО «Енисейская ТГК».

Научные результаты исследований использованы в учебном процессе (2009-2011) при разработке курса лекций и расчетно-графического задания по дисциплине «Теоретические исследования тепломассообмена» в Политехническом институте СФУ для студентов и магистров направления 140100 -Теплоэнергетика, а также в научно-исследовательской деятельности Теплоэнергетического факультета ПИ СФУ.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных данных и результатов экспериментальных исследований и обеспечивается использованием известных научных положений теории теплообмена, фильтрации и мерзлотоведения, адекватностью используемой математической модели.

Личный вклад автора. Автору принадлежат постановка задач исследований, разработка, обоснование и формулировка всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, постановка экспериментов, анализ и обобщение результатов, формулировка выводов и рекомендаций для принятия решений. В совместных публикациях автору принадлежит основная часть результатов исследований. Автор выражает признательность научному руководителю, профессору кафедры Инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности Т. А. Кулагиной за методическую помощь при подготовке диссертации к защите.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на: II Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 1998); IX Всероссийской НПК «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2008); Международной конференции «Вычислительная математика, дифференциальные уравнения, информационные технологии» (Улан-Удэ, 2009); V Всероссийской НПК с международным участием «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2011); XI Международной НПК «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2011); Международной НПК «Техника и технологии: пути инновационного развития» (Курск, 2011); Международной НПК «Современные материалы, техника и технологии» (Курск, 2011).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них: две статьи в периодических изданиях из перечня ВАК, один патент РФ на изобретение одна статья в сборнике научных трудов, девять статей - в трудах Всесоюзных, Всероссийских и Международных научно-технических конференциях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Накопление значительного количества золошлаковых отходов тепловых электростанций, а также планы по увеличению доли угля в топливном балансе России, закреплённые в ряде стратегических программных документов, создают условия, при которых энергетическая отрасль заинтересована в увеличении объема полезного использования золошлаковых материалов. Для реализации этого необходим переход к раздельному удалению, транспорту и хранению золы и шлака, поскольку при переработке эти материалы используются в совершенно разных технологических циклах. Еще в 60-х годах разработаны специальные сооружения, предназначенные для хранения шлака отдельно от золы - дренированные шлакоотвалы (ДШО). Однако, до сих пор существует представление о невозможности их активной эксплуатации в зимнее время из-за замерзания водной составляющей пульпы на поверхности, в массиве или дренажном основании отвала, что нашло свое отражение и в нормативной документации.

В представленной работе выявлены и исследованы два основных критических вопроса проведения зимнего намыва ДШО:

- затрудненная фильтрация воды через массив переохлажденного шлака и образование слабо и непроницаемых льдошлаковых слоев;

- перемерзание дренажной системы отвала.

В обоих случаях ДШО переходит в аварийный режим и, если намыв не будет прекращен, в вышележащих слоях шлака начнется накопление воды с последующим разрушением откосов и выноса водошлаковой пульпы за пределы отвала.

Для проведения исследований разработаны:

- критериальное соотношение, позволяющее определить количество воды, оставшейся в жидком состоянии при тепловом взаимодействии с переохлажденной пористой средой, когда оба компонента системы находятся в неподвижном состоянии - наиболее неблагоприятный режим теплового взаимодействия воды и шлака возможный в ДШО;

- критерий инфильтрации и условие устойчивого режима свободной фильтрации в переохлажденных пористых средах позволяющие оценить общую проницаемость переохлажденной пористой среды, режим инфильтрации в ней и установить температуру шлака, при которой начинается горизонтальное растекание фильтрата;

- экспериментальные установки для проверки теоретических исследований статического теплового взаимодействия и фильтрации;

- математическая модель температурно-влажностного режима ДШО, представляющая собой модернизированную многофазную многофронтовую задачу Стефана, предназначенную для расчета температурного поля ДШО, слежения за перемещениями фронта промерзания в массиве отвала и выявления факта перемерзания дренажа;

- физическая модель ДШО для проверки результатов численного эксперимента и оценки адекватности разработанной математической модели.

В результате проведенных исследований установлено, что переохлажденный шлак обладает высокой проницаемостью (пористость 40% и выше), поэтому растекания водной составляющей пульпы в начальные моменты намыва произойти не может. Проведенные расчеты и экспериментальная проверка показали, что при тепловом взаимодействии неподвижной воды в массиве промороженного шлака полного ее замерзания не происходит во всем диапазоне температур возможных в климатических условиях России. Иными словами, несмотря на увеличение льдистости, толща переохлажденного шлака сохраняет проницаемость при любой возможной температуре наружного воздуха. Очевидно, что при инфильтрации воды проницаемость шлака изменяется от начальной до той, в пределе, которая получена при статическом взаимодействии, а в последствии, под отепляющим воздействием протекающей воды, возвращается до изначального уровня проницаемости увлажненного шлака соответствующей фракции.

Ключевым вопросом является вопрос о том, достаточна ли проницаемость массива во всем указанном диапазоне для проведения безопасного зимнего намыва дренированного шлакоотвала. С помощью разработанных критерия инфильтрации и условия устойчивого режима свободной фильтрации установлено, что проницаемость крупнозернистых фракций шлака (с/5о > 2 мм) при изменении его начальной температуры во всем диапазоне характерных для регионов России отрицательных температур, осталась на уровне достаточном для устойчивой свободной фильтрации. Выраженное влияние на режим фильтрации температура оказывает в случае среднезернистых фракций (¿/50 =1,5 мм), где устойчивая фильтрация прекращается уже при - 15 °С, в этой точке начинается горизонтальный разлив воды в массиве. В мелкозернистых фракциях (¿/5о < 1 мм) инфильтрация происходит в крайне затрудненных условиях и прекращается уже при начальной температуре шлака в - 5 °С.

В ходе проведения численных экспериментов на разработанной математической модели температурно-влажностного режима ДШО установлено, что для предотвращения перемерзания дренажной системы необходимо создание некоторого неснижаемого слоя шлака, в котором будет тормозиться охлаждающее воздействие наружного воздуха в зимнее время. Высота слоя зависит от климатических условий размещения ДШО и может быть рассчитано на разработанном в рамках данной работы программном обеспечении. Так для Читы начальный слой шлака в условиях средней по температурам наружного воздуха зимы составляет 2 м (глубина промерзания 1,95 м). Для Красноярска и Новосибирска, в условиях среднеминимальных температур данные совпали - 1,9 м (1,85 м). Указанные величины рассчитаны для случая, когда поверхность шлака непосредственно контактирует с наружным воздухом, то есть, при абсолютно бесснежной зиме. Слой снега, покрывающий поверхность ДШО, является естественным теплоизолятором и позволяет сократить высоту начального слоя шлака, для Новосибирска 0,9 м (0,85 м), Красноярска 1,4 м (1,35 м). В крайних случаях - при недостаточном количестве шлака - может быть использован экран из теплоизоляционного материала.

В ходе физического моделирования была подтверждена адекватность разработанной математической модели температурно-влажностного режима ДШО, правильность применения модификации численного алгоритма температурной компенсации при перемещении фронта промерзания в точку с температурой, отличной от температуры фазового превращения и правомерность нового, предложенного в данной работе, подхода, состоящего в замене граничных условий IV рода на уравнения сопряжения, являющихся модификацией классического уравнения теплопроводности. В результате использования указанного подхода система уравнений описывающих изучаемый объект обретает внутреннее единство и целостность. Действующим механизмом теплообмена, происходящим в массиве ДНЮ, является теплопроводность, которая в данном подходе описывается единообразно, как внутри слоев, так и на границах их сопряжения, посредством уравнений теплопроводности. В то время как форма граничных условий IV рода существенно отличается от упомянутых уравнений теплопроводности.

Таким образом, в результате проведенной работы установлено, что дренированные шлакоотвалы могут возводиться и эксплуатироваться в круглогодичном режиме без остановки на зимний сезон для угольных тепловых станций России, находящихся в климатических районах I-B, II, III, не размещенных на очагах островной мерзлоты, при условии исключения из намываемой пульпы частиц шлака размером менее 2 мм и предварительного намыва в летнем сезоне слоя шлака достаточного, для предотвращения пере-мерзания дренажной системы отвала.

В качестве развития данной работы перспективными представляется:

- возведение на действующих тепловых станциях опытных участков ДТНО и проведение на них натурных фильтрационных экспериментов и регистрации параметров температурно-влажностного режима;

- изучение возможности зимнего намыва ДШО в условиях более суровых климатических районов I-A, I-Б, 1-Г, I-Д, а также в местах распространения островной мерзлоты района I-B;

- разработка методики выбора и использования метеорологических данных обеспечивающих заданную степень надежности работы ДТНО для расчетов температурно-влажностного режима;

- исследование вопросов встающих при разработке конкретных технологических операций зимнего намыва ДШО.

1. Сырьё в сухом остатке / Кожуховский И.С. // Российская Бизнес-газета Промышленное обозрение. - 2011. - №822 (40).

2. Золошлаки угольных ТЭС — отходы или ценное сырье? / Кожуховский И.С., Новоселова O.A. // ЭнергоРынок 2011. - №6 (89).

3. Барабошкина Т.А., Огородникова E.H. Экологогеохимические аспекты воздействия золоотвалов на природную среду и некоторые пути использования зол и шлаков // Энергетик. -1999. -N 10. С.18-20.

4. Увеличение потребления золошлаков важнейший фактор снижения вредного воздействия ТЭС на окружающую среду / Капустин Ф.Л., Уфимцев В.М., Ермаков A.A. и др. // Энергетик. - 2010. - N 4. - С.34-36.

5. Степанов B.C. Обобщенный показатель негативного воздействия технических объектов на окружающую среду /B.C. Стапанов, Т.Б. Степанова. —Новосибирск, 2010.

6. Кашкаров П.Н. Экологические проблемы энергетики / П.Н. Кашкаров // Энергетик, 2010, №3. С.23-25.

7. Абрамов А.И. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: учеб. пособие / А.И. Абрамов, Д.П. Елизаров, А.Н. Ремезов и др.; Под ред. A.C. Седлова. М.: изд-во МЭИ, 2001. 378с.

8. Рекомендации по временному закреплению золоотвалов ТЭС от пыления: П68-77/ВНИИГ.—Л: 1978.

9. Целыковский, Ю. К Экологические и экономические аспекты утилизации золошлаков ТЭС / Ю. К Целыковский // Энергия: экономика, техника, экология. 2006. - N 4. - С. 27-34

10. Пугач Л.И. Энергетика и экология: Учебник. Новосибирск: Изд-во Hl ТУ, 2003. - 504 с.

11. ТЭК и экономика России: вчера, сегодня, завтра (1990-2010-2030) / Под ред. Шафраника Ю.К. М.: ИЦ "Энергия", 2011. - 488 с.

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

13. Ю.КЦеликовский. Общие вопросы электроэнергетики. НРЭ № 3,2003 г.-С. 6-9.

14. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. //. (Утверждены Правительством РФ 23.11.2000 г.) М.: ГУ ИЭС, 2003. -136 с.

15. Энергетика России. Стратегия развития. (Научное обоснование энергетической политики)-M.: ГУ ИЭС Минэнерго России, 2003.

16. Энергетика Росши: взгляд в будущее (Обосновывающие материалы к Энергетической стратегии России на период до 2030 года). -М.: ИД "Энергия", 2010. 616 с.

17. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (одобренная распоряжением Правительства РФ от 22.02.2008 № 215-р)

18. Топливно-энергетический комплекс. Основы политики Минэнерго России в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу М.: ГУ ИЭС, 2002.-84 с.

19. Российская элекгроэнергетика-2050 в контексте инновационного развития. / Бушу-ев В.В., Куричев Н.К, Тимапсов В.В., Троицкий A.A. //-М.: ЗАО "ГУ ИЭС", 2011. 76 с.

20. О необходимости новой идеологии использования золы угольных ТЭС в РФ / Дели-цын JIM, Власов A.C., Ежова H.H., Сударева СВ. Н Новые хим. технологии: производство и применение: сб. ст. междунар. науч.-техн. конф., авг. 2011. Пенза: ПДЗ, 2011. - С.

21. Анализ состояния и перспективы использования золошлаковых отходов тепловых электростанций / В .Я. Путилов, К.П. Борисов, Б .Я. Вишня, В.М. Микушевич // Энергетик. 1997.-№9.-С. 12-13.

22. Кулеш Р.Н., Шмонина Т.С. Анализ мероприятий по утилизации золошлаковых отходов тепловой электрической станции // Теплотехника, экологические проблемы теплоэнергетики, теплофизика: сб. ст. студентов и аспирантов теплоэнерг. фак-та ТПУ. Томск: ТГУСУ

23. Красненко Т.И., Бамбуров В.Г. Оптимизация комплексной переработки зол и шлаков тепловых электростанций // Хим. технология. 2010. - Т.11, N 6. - С.380-383.

24. Кожемяко С Л, Бондарь ДВ., Шевцов В.Р. Опыт решения проблемы золопшаков ТЭС в условиях Сибири // Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование: материалы 2 междунар. науч.-пракг. семинара, Москва, 23-24 апр. 2009. М: МЭИ, 2009.

25. Кожемяко С.И., Шевцов В.Р., Бондарь Д.В. Формирование системы управления зо-лопшаками ТЭС в Сибири // Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование: материалы 3 междунар. науч.-пракг. семинара, Москва, 22-23 апр. 2010. М: МЭИ, 2010

26. Автономов А.Б., Целыковский Ю.К Организационно-экономические проблемы использования золошлаковых отходов ТЭС // Энергетик. 2000. - N 4. - С.4-7.

27. Шевелева О.В., Еременко Е.В. Золошлаки: головная боль или ликвидная продукция? // Экол. пр-ва. 2009. - N 2(55). - С.62-69.

28. Кизилынтейн Л.Я. Золоотвалы угольных ТЭС техногенные месторождения ценных компонентов // Литология и геология горючих ископаемых: межвуз. науч. тематич. сб. Вып.1(17). - Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. горн, ун-та, 2007.

29. Кизилынтейн ЛЛ. Полезная зола // Химия и жизнь. 2011. - N 3. - С.26-27.

30. Гришина В.А., Леонов В.Е., Перехвальский B.C. Ресурсосберегающая технология переработки золошлаковых отходов ТЭС // Безопасность жизнедеятельности. -2004. N 3. - С.28-30.

31. Целыковский Ю.К. Отходы ТЭС ценное сырье // Энергия: экон., техн., экол. -2003. - N 2. - С.60-61.

32. Чернегов Ю.А. Повышение эффективности использования минерального сырья: грани проблемы. М.: ИД "Энергия", 2009. -124 с.

33. Глушнев C.B., Синькова Л.А. Новые направления применения золы углей // Химия и переработка топлив. М., 1972. - С. 186-188.

34. Фоерборн Х.-Й. Угольная зола в Европе юридические и технические требования по применению // Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование: материалы 3 междунар. науч.-пракг. семинара, Москва, 22-23 апр. 2010. - М.: МЭИ, 2010. - С.

35. Вейл Дж., Фойерборн Х.-Дж. Продукты от сжигания угля в Европе ценное сырье для строительной промышленности // Энергохозяйство за рубежом. - 2007. - N1(230). - С.35-41.

36. Целыковский Ю.К Опыт утилизации золошлаковых отходов в европейских странах и возможность его использования в российских условиях // Энергетик 2006. - N10. - С29-33.

37. Целиковский IO.K. Финансирование природоохранной деятельности. Современное законодательство зарубежных стран в области охраны окружающей среды.

38. Угольные ТЭС без золошлакоотвала: реальность и перспективы / Кожуховский И.С., Целыковский Ю.К. // Энергетк. 2011. №6.

39. Применение золошлакоотвалов сделают выгодным / Кожуховский И.С. // Энергетика и промышленность России. 2011. -№9 (173).

40. Шабаль В.Н., Ермаков В.В. О подготовке золы ТЭС для утилизации // Энергетик. -2001. N 2. - С.28-29.

41. Вишня БЛ., Уфимцев В.М, Капустин ФЛ. Перспективные технологии удаления, складирования и использования золошлаков ТЭС. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2006. -156 с.

42. Денисов Г.А. Сухая многопередельная переработка золошлаков ТЭС // Строит, матер., оборуд., технологии XXI в. 2005. - N 10(81). - С.24-25.

43. Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование: междунар. на-уч.-практ. семинар, Москва, 23 марта 2007. М.: МЭИ, 2007. - 88 с.

44. Золошлаки ТЭС характеристика и перспективы решения проблемы // Энергетик. -1999. - N 4. - С.7-9.

45. Большаков В.П, Ермаков В.В. Перспективные методы сепарации (ухой золы ТЭС для ее утилизации в современных технологиях// Энергетик. 2004. -N 9. - С.20-21.

46. Чубаров Б.В., Чуприков А.Е. Система для приготовления и подачи зольных суспензий // Уголь. 2003. - N 1(923). - С.54-55.

47. Целыковский Ю.К. Рециклинг золошлаковых отходов угольных теплоэлектростанций: проблемы и решения // Комплексное использование вторичных ресурсов и отходов: тез. докл. 2 науч.-пракг. конф., Санкт-Петербург, 24-25 сенг. 2009. М: ИНКО, 2009. - С.44

48. Целыковский Ю.К Утилизация золошлаковых отходов тепловых электростанций России: проблемы и решения // Отходы-1999: индустрия переработки и утилизации: сб. науч. тр. междунар. специализир. выст., Москва, 1-6 июня 1999 г. М: Ликонта, 1999. - С.17

49. Целыковский Ю.К. Некоторые проблемы использования золошлаковых отходов ТЭС в России // Энергетик. -1998. N 7. - С.29-31.

50. Мелешьев В. А, Нагли Е. 3. Гидрозолоудаление и золоотвалы.-Л Энергия. -1968. 237 с.

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

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

53. Пантелеев В.Т., Мелентьев В.А., Долбин Э.Л. и др. Золошлаковые материалы и золоотвалы. М.: Энергия, 1988. - 200с.

54. Огарков А.А., Пантелеев В.Г., Голубков С.К. О перспективах использования золошлаковых отходов ТЭС с учетом их теплофизических характеристик // Электр, ст. -1992.-N3.-С.25-30.

55. Целыковский Ю.К. Об увеличении уровня вовлечения золошлаковых материалов ТЭС в хозяйственный оборот // Энергетик. 2007. - N 2. - С.11-15.

56. Бирюков В.В., Сиротюк В.В., Шевцов В.Р. Проблемы и перспективы использования золошлаковых отходов // Веста. СибАДИ. 2008. - Вып.7. - С.7-13

57. Разработка ресурсосберегающей технологии шлакоситаплов путем переработки золошлаковых отходов ТЭС / Яценко Е.А., Земляная Е.Б., Ефимов H.H. и др. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2010. - N 2, спец. вып. - С.123-127.

58. Иванов В.В., Иванов И.В. Переработка золошлаковых отходов // Маркшейдер, весгн. 2008. - N 3(65). - С.29-31.

59. Черепанов АА. Извлечение ценных компонентов золошлаковых отходов ТЭЦ и их утилизация // Проблемы освоения георесурсов Российского Дальнего Востока и стран АТР: материалы третьей междунар. науч. конф. Владивосток: ДВГТУ, 2006. - С.86-91.

60. Дарманская Т.А., Корчевин H.A., Асламова B.C. Утилизация зольных отходов // Экол. и пром-сть России. 2010. - Янв. - С.39-41.

61. Гончарова Л.В., Баранова В.И. Техногенные отходы ТЭС, их многообразие и возможности использования // Многообразие грунтов: морфология, причины, следствия: тр. междунар. науч. конф., Москва, 27-28 мая 2003 г. -М.: МГУ, 2003. С.113-114.

62. Бакаев АЛ., Бушуева Н.Б. Утилизация зольных отходов // Экология и пром-сть России. 2005. - №3. - С.24-25.

63. Баев B.C., Машкин H.A. Опыт и перспективы комплексного использования золошлаковых отходов //Технологии бетонов. 2008. -N 1(18). - С.42-44.

64. Пугалин Е.И., Цветков B.C. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог // Автомобильные дороги и мосты: Обзорная информация / Информавтодор. 2003. - Вып.5. - С. 1-60.

65. Гурьянова М.Ф., Фомин БГ. Использование топливных золопшаков для укрепления грунтов в дорожном строительстве //Изв. Акад. пром. экол. -1999. ->11. С.60-61.

66. Данилович И.Ю., Сканави Н.А. Использование топливных шлаков и зол для производства строительных материалов. М.: Высш. шк., 1988. - 72 с.

67. Румянцев Д.Е. Использование золошлаков ТЭС для производства строительных материалов // Проблемы энергетики: докл. науч.-практ. конф. к 30-летию ИПКгосслужбы, Москва, 25-26 марта 1998 г. 4.3. М.: Изд-во ИПКгосслужбы, 1998. - С.171-176.

68. Путилов В .Я., Демкин В.В., Преснов Г.В. Использование золошлаков ТЭС в строительном комплексе крупных городов // Энергетик. 2000. - N 6. - С.20-23.

69. Волженский А.В., Иванов И.А., Виноградов Б.Н Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. М: Сгройиздат, 1984. - 255 с.

70. Ларионова Н.А., Воронкевич С.Д. Возможности и перспективы использования зо-лошлаковых отходов для производства строительных материалов // Вестн. Белгород. ГТУ. 2005. - N10. - С.145-148.

71. Жабо В.В., Целыковский Ю.К Использование золошлаков тепловых электростанций в строительной индустрии // Экол. пр-ва. 2007. - N 3., прилож. Энергетика - С. 10-12.

72. Бариева Э.Р., Королев Э.А. Ресурсосбережение при утилизации золошлаковых отходов объектов теплоэнергетики //Ресурсоэффективностъ и энергосбережение: тр. 5 междунар. симп., Казань, 1-2 дек. 2004 г. Казань: КГУ, 2005. - С.625-627.

73. Целюк Д.И. Типизация золошлаковых отходов Красноярского края // Разработка и охрана недр. 2009. - N 8. - С.52-57.

74. Иванов В.В., Иванов И.В. Энергосберегающая экологически чистая технология сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов электростанций: монография. Рязань: НП "Голос губернии", 2009. - 476 с.

75. Опыт использования золошлаковых отходов на 1ЭЦ-22 Мосэнерго / Козлов И.М., Жабо В.В., Зегер КЕ., Целыковский Ю.К. // Энергетик. 2000. - N 8. - С. 15-16.

76. Костин В.В. Опыт использования отходов ТЭС в производстве строительных материалов. Новосибирск: НГАСУ, 2001. с.37-39.

77. Бернацкий А.Ф. Перспективы использования золошлаковых отходов Новосибирских ТЭС //Науч. пробл. транспорта Сибири и Дальн. Востока 2003. - N 3. - С.205-215.

78. Фурсов Л.Ф., Яковлева И.И. Использование золы ТЭС для инъекционных работ // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1981. Т.150. - С.77-80.

79. Костин В.В. Бесцементные бетоны на основе зол Канско-Ачинских бурых углей // Изв. вузов. Стр-во. -1999. N 8. - С.49-53.

80. Прокопец B.C. Проект широкомасштабного использования золошлаковых сырьевых материалов омских ТЭЦ в производстве высокомарочного вяжущего // Вестн. Си-6АДИ. 2008. - Вып.7. - С.22-30.

81. Панова В.Ф. Строительные материалы на основе отходов промышленных предприятий Кузбасса: учеб. пособие / СибГИУ. Новокузнецк, 2005. - 182 с.

82. Власова В.В., Никольская Н.И., Федотов К.В. Перспективы переработки техногенного сырья (на примере золошлаковых отходов ТЭС Иркутской области) // Зап. Горн, ин-та. 2005. - Т. 165. - С.43-45.

83. Программа переработки и использования золошлаковых материалов электростанций ОАО «Иркутскэнерго» на 2005-2010 года. Разработанная в 2004г. и утвержденная ОАО «Иркутскэнерго» и Администрацией Иркутской области.

84. Павленко С.И. Суперморозостойкий мелкозернистый шлакозолобетон // Новые строительные технологии: сб. науч. тр., посвящ. 40-летию строит, фак-та / Сиб. гос. ин-дустр. ун-т. Новокузнецк, 2000. - С. 122-128.

85. РД 34.27.103-81 «Методические указания по выбору схем и оборудования для бессточных систем золошлакоудаления тепловых электростанций» -М.: ТНИИ, 1992. 20 с.

86. Руководство по проектированию дренированных золоотвалов тепловых электрических станций. Л.:Энергия, 1977. - 67 с.

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

88. Попов Ю.А. Рощупкин Д.В. Гидромеханизация земляных работ в зимнее время. -Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979. -186 с.

89. Попов Ю.А. Рощупкин Д.В., Пенясин Т.И. Гидромеханизация в Северной строительно-климатической зоне. Л: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1982. - 224 с.

90. Попов Ю.А. Оптимизация процессов гидромеханизации земляных работ в современных условиях / Ю.А. Попов, М.Н. Шадрина, Е.В. Лизунов и др. // Изв. вузов. Стр-во. 2001.-№9-10.-С.77-84.

91. Мелентьев В.А., Колпашников Н.В., Волнин Б.А. Намывные гидротехнические сооружения. М.: Энергия, 1973.247 с.

92. Мирошник Б.Е. Гидромеханизация земляных работ в железнодорожном строительстве. 4.П /БЕ. Мирошник, ДБ. Рощупкин, АА Цернанг. Новосибирск: НИИЖТ, 1971. 86с.

93. Захаров М.Н. О технологии зимнего наращивания ограждающих дамб хвосто-хранилищ. // Интенсификация транспорта и складирования отходов производства в условиях ограничения земельных ресурсов. -JI.: Механобр. 1982. -184 с.

94. Мерзлотоведение и опыт строительства на вечномёрзлых грунтах в США и Канаде. / С.С.Вялов,Ш1Мельников,ГБЛрохаревидр.-М: Стройиздат. 1968.-95 с.

95. Павловский H.H. Неравномерное движение грунтовых вод. Тр. 2-го Всес. щцро-техн. съезда 1928. Л. Изд. ГГИ, 1930, ч.З.

96. Полубаринова-Кочина ПЛ. Теория движения грунтовых вод. М.: Гостехтео-ритиздат. 1952. - 673 с.

97. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформи-руемой пористой среде. -М.: Гостехиздат. 1953. 616 с.

98. Веригин H.H. Методы определения фильтрационных свойств горных пород. -М.: Госстройиздат. 1962. -179 с.

99. Истомина B.C. Фильтрационная устойчивость грунтов. М.: Госстройиздат. 1957.-295 с.

100. Замарин ЕА Расчёт движения грунтовых вод Ташкент: ОИИВХ. 1928. -102 с.

101. Павчич М. П., Балыков Б. И. Методы определения коэффициента фильтрации грунтов. М.: Энергия, 1976. - 115 с.

102. Чарный ИА. Подземная гидрогазодинамика. М: Гостехиздат. 1963 - 396 с.

103. Оловин Б.А. Фильтрационная проницаемость вечномёрзлых грунтов. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма. 1993. - 257 с.

104. Шалабанов А А. Пропускает ли воду мёрзлая почва // Почвоведение. -1903. №3.

105. Качинский H.A. Замерзание, размерзание и влажность почвы в зимний сезон в лесу и на полевых участках // Тр. Ин-та почвоведения Моск. гос. ун-та. М., 1927. -168 с.

106. Степанов JI.H. Водопроницаемость мёрзлых пород / Вопросы агрономической физики. Л., 1957. - С. 185 -199.

107. Цыкин E.H. Водопроницаемость мёрзлых почв и её динамика за время снеготаяния // Снег и талые воды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 101 -111.158

108. Моисеенко H.A. Промерзание и оттаивание почвы в условиях Кулундинской степи // Почвоведение. -1957.—№ 1. — С. 45 — 51.

109. Ананян A.A., Арупонян H.A., Мазурова В.А., Сильверстов JI.K. О проницаемости мёрзлых горных прород // Мерзлотные исследования. Изд-во Моск. ун-та - 1972. -С. 205-208.

110. Хаглеев Е. П. Исследование инъекционного закрепления талых и охлажденных несвязных грунтов: Автореф. дисканд. техн. наук. JL: ВНИИГ, 1977.20 с.

111. Цыгович НА. Механика мёрзлых грунтов. М: Высшая школа. 1973. - 448 с.

112. Нерсесова В. А. О таянии льда в грунтах при отрицательных температурах. «Доклады АН СССР», т.4, №3,1951.

113. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд Московского ун-та. 1974. - 431с.

114. Лейбензон Л.С. Руководство по нефтепромысловой механике // Гидравлика -М.; Л.: ГНТИ, 1931.-№41.-335 с.

115. Чарный И.А. О продвижении границы изменения агрегатного состояния при охлаждении или нагревании тел // Изв. АН СССР. ОТН. -1948. №2. - С. 457.

116. Баренблатг Г.И. О некоторых приближённых методах в теории одномерной неустановившейся фильтрации жидкости при упругом режиме фильтрации // Изв. АН СССР. Сер. мех. и машиностроение. -1954. №9 - С. 35 - 49.

117. Гутман ЛН. О задаче теплообмена для плиты с фазовыми превращениями при начальной температуре, отличной от критической // Теплопередача -1987. -№1. С. 1 - 6.

118. Kreith F., Romie F. A study of the thermal difiusion equation with boundary conditions corresponding to solidification or melting of materials initially at the fimsion temperature // Proc. Phys. Soc. Section В -1955. Vol.68. - P.277 - 291.

119. Тихонов A.H., Самарский A.A. Уравнения математической физики. M.: Наука, 1999.-755 с.

120. Самарский A.A., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука. 1978.-592 с.

121. Яненко H.H. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1967. -196 с.

122. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. Новосибирск: Наука Сиб. огд-ние. 1973.-352 с.

123. Самарский A.A., Моисеенко Б.Д. Экономичная схема сквозного счёта для многомерных задач Стефана // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1965. - Т.5. №5. -С. 816-827.

124. Будак Б.М, Васильев Ф.П., Егорова А.Т. Об одном варианте неявной разностной схемы с ловлей фазового фронта в узел сетки для решения задач типа Стефана // Вычислительные методы и программирование. -М.: Изд-во Моск. ун-та 1967. -Вып. 6. С. 321 -341.

125. Будак Б.М., Васильев Ф.П., Успенский А.Б. Разностные методы решения некоторых краевых задач типа Стефана // Численные методы в газовой динамике. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965. -Вып. 4. - С. 139 -183.

126. Будак Б.М, Гольдман Ш1 Успенский А.Б. Метод прямых с выпрямлением фронтов для решения задач типа Стефана с несогласованными начальными и граничными условиями // Решения задач типа Стефана М: Изд-во Моск. ун-та 1972. - Вып.2. - С. 3 - 23.

127. Об одном варианте неявной разностной схемы с ловлей фазового фронта в узел сетки для решения задач типа Стефана // Вычислительные методы и программирование. -М.: Изд-во Моск. ун-та. 1967. -Вып. 6. С. 321 -341.

128. Битюрин А.К. Температурно-филырационный режим напорного фронта гидроузлов в условиях вечной мерзлоты // Изв. ВУЗов. Строительство. -1997. №8. - С. 53 - 58.

129. Постановка классической задачи Стефана для промерзающих (протаивающих) связных грунтов / Попов Ю.А., Завалишина Т.В., Турангаев Г.Г. Местников В.В., Нечипорук В А // Изв. ВУЗов. Строительство. -2004. №10. - С. 107 -112.

130. Мухетдинов Н. А Влияние нелинейной фильтрации воздуха на термический режим каменнонабросньгх плотин. «Изв. ВНИИГ», т. 96. - Л: Изд. ВНИИГ. -1971. С. 205 - 218.

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

132. Клейн, И. С. Численное моделирование оттаивания мёрзлых оснований фунтовых плоган под действием фильтрации. Л : Энергоагомщцат, Ленинградское овд-ние. -1989. - С. 97-100.

133. Арсеньева, А. П., Температурный режим примыкания левобережной плотины Вилюйской ГЭС-Ш / А. П. Арсеньева, П. А. Богословский, А. В. Февралёв, А. В. Янчен-ко. Л. : Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние. -1989. - С. 109-111.

134. КроникЯ. А Расчет температурного режима плотин из местных материалов МКЭ /Я. А Кроник, И. И. Демин Гидротехническое строительство, 1979, № 2, с. 26 - 30.

135. Остроумов Г. А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. Гостехиз-дат, М., 1952,256 с.

136. Лыков А. В. Тепломассообмен (Справочник).-М.: Энергия-1971.-560с.

137. Лыков А. В. О нестационарном теплообмене между телом и обтекаемым его потоком жидкости / А. В. Лыков, Т. Л. Перельман /'Тепломассообмен с окружающей газовой средой. Минск: НиТ, 1965. - С. 3 - 24.

138. Зинченко В. И. Математическое моделирование сопряжённых задач тепломассообмена Томск: Изд-во ТГУ. -1985. - 221 с.

139. Никитенко Н. И. Сопряженные и обратные задачи тепломассопереноса. Киев: Наук, думка, 1988.-240 с.

140. Гришин А.М., Фомин В.М. Сопряженные и нестационарные задачи механики реагирующих сред. г Новосибирск: Наука -1984. 318 с.

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

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

143. 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.

144. Математическая модель индукционного перемешивания расплава в миксере-копильнике / Е. П. Хаглеев, П. Е. Хаглеев, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич // Вестник КГТУ. Красноярск: ИПЦ КГТУ. -1996. - Вып. 3. - С. 55-62.

145. Хаглеев П Е., Хаглеев Е.П. О возможности продления срока намыва шлака в дренированный шлакоотвал // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. 2010. № 5-6. - С. 96-104.

146. Хаглеев, П.Е. Калориметрический критерий сохранения воды в жидкой фазе в промороженном шлаке // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф: Материалы XI Международной НИК Пенза, 2011. - С. 88-92.

147. Хаглеев П.Е., Хаглеев Е.П., Кулагина Т.А. Влияние параметров промороженного шлака на количество подвижной воды в условиях статического взаимодействия // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 6 (2011 4) 675-687;

148. Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. -М.: Наука -1969. 545 с.

149. Вахромеев И. И. Теоретические основы тампонажа тонных пород. М.: Изд-во «Недра».-1968.-291 с.

150. Гиматудинов Ш. К. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Изд-во «Недра».-1971.-309 с.

151. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М: Высшая школа -1967. - 599 с.