автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Разработка системы комплексных критериальных оценок эффективности и способов усовершенствования пылегазоочистных агрегатов ТЭС

На правах рукописи

Зиганшин Малик Гарифович

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНЫХ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ОЦЕНОК ЭФФЕКТИВНОСТИ И СПОСОБОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЫЛЕГАЗООЧИСТНЫХ АГРЕГАТОВ ТЭС

Специальность 05.14.14 Тепловые электрические станции, их энергетические

системы и агрегаты

2 9 МАЙ 2014

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань-2014

005549221

005549221

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» (КГЭУ) на кафедре «Тепловые электрические станции»

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

Чичирова Наталия Дмитриевна

Официальные оппоненты: Шарапов Владимир Иванович,

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет»

Куличихин Владимир Васильевич,

доктор технических наук, профессор кафедры промышленных теплоэнергетических систем . ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Махоткин Алексей Феофилактович,

доктор технических наук, профессор, директор Казанского межвузовского инженерного центра «Новые технологии» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Ведущая организация — Исследовательский центр проблем энергетики Федерального государственного бюджетного учреждения науки КазНЦ РАН, г. Казань

Защита состоится 3 июля 2014 года в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу 420066 г. Казань, ул. Красносельская, д.51, ауд. Д 225.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте диссертационного совета Д 212.082.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

Автореферат диссертации разослан _19 мая 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.082.

Э.Р. Зверева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последнее время в России стал заметным государственный интерес как к росту производственного потенциала, так и к снижению затрат на его функционирование. Отношения по энергосбережению регулируются Федеральным законом № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ» (в ред. Фед. законов от 08.05.2010 N 83-Ф3, ..., от 28.12.2013 N 401-ФЗ; далее - ФЗ-261). Ряд положений ФЗ-261 непосредственно касается деятельности генерирующих предприятий.

Установление обязанности проведения энергетического обследования топливоиспользующими производственными системами, в т.ч. ТЭС, требований к энергетической эффективности их зданий, строений, сооружений, является прерогативой государственного регулирования в сфере энергосбережения (ст. 9 ФЗ-261). На сегодня это приоритетная прерогатива государства в сфере роста производственного потенциала страны в целом, и генерации энергии на тепловых электростанциях, т.к. повышение энергоэффективности должно стать системообразующим направлением и пронизывать все звенья технологической модернизации. Следовательно, это направление развития РФ в самом ближайшем будущем, и исследования в этом государственно важном направлении весьма актуальны. Из положений ФЗ-261 также следует, что принятое в данной работе направление не потеряет актуальности и в обозримой перспективе - выполнение п. 2.3 ст. 11 ФЗ-261 (регулярный, не реже чем один раз в пять лет, пересмотр требований энергетической эффективности объектов в целях ее повышения) немыслимо без ревизии текущих способов и непрерывного научного поиска новых путей энергосбережения, что должно сопровождаться постоянной адаптацией системы научно обоснованных оценок, позволяющих объективно устанавливать эффективность и корректность функционирования создаваемых инноваций.

Актуальность исследований по разработке критериальных подходов к оценкам соответствия систем очистной обработки выбросов ТЭС, на основе которых декларируется правомерность деятельности генерирующих компаний стран-членов ВТО, в частности, по галогенсодержащим веществам и диоксиду углерода как загрязнителям глобального действия, очевидна и с позиции международного права. Также и по этой причине ключевым направлением развития теплоэнергетики считается обеспечение ее экологической чистоты путем создания нового поколения теплоэнергетических установок на органических топливах, с учетом требований охраны окружающей среды и предотвращения изменения климата, (прогноз Минобрнауки научно-технологического развития РФ на период до 2030 года, утв. Председателем Правительства РФ 20.01.2014 ГЬПр;//рге1тпег. gov.ru/news/98001)

В дополнение к этому очистная обработка выбросов с удалением загрязнителей глобального действия, в т.ч. галогенсодержащих парниковых газов, начинает становиться экономически прибыльной сферой деятельности и в РФ.

Цель работы: создание системы комплексных критериальных оценок соответствия золоулавливающих и газоочистных агрегатов тепловых электростанций актуальным требованиям энергосбережения и улучшения характеристик по загрязнителям глобального действия, обеспечивающей основы объективного выбора направлений совершенствования технологий очистной обработки выбросов ТЭС.

Для достижения поставленной цели решался, с привлечением численного эксперимента на базе вычислительной гидродинамики (СРВ) и приложением элементов фундаментальных наук, единый комплекс задач, координированных на обеспечение надлежащего функционирования систем и агрегатов ТЭС, среди которых в качестве ключевых приняты:

• разработка научных основ комплексной оценки энергетической эффективности и экологического совершенства систем очистки пылегазовых выбросов, образующихся в едином технологическом цикле производства тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях;

• разработка безразмерных числовых характеристик для количественной оценки совершенства систем и процессов очистки пылегазовых выбросов ТЭС;

• развитие, на базе методов СБО и современных программных продуктов, научных основ комплексной критериальной оценки интенсивности загрязнения окружающего атмосферного воздуха выбросами высоких неизотермических источников - дымовых труб ТЭС, с учетом загрязнителей глобального действия;

• разработка и конструирование системы комплексной обработки выбросов ТЭС, содержащих загрязнители глобального действия — соединения галогенов, в т.ч. — выбросов помещений комплектных распределительных устройств элегазовых (КРУЭ), и испытания ступеней системы на стендовых образцах, предусматривающие:

-по циклонно-фильтрационной ступени — отработку схем численных экспериментов обтекания препятствий размером менее 10"3 м с использованием программных комплексов СРБ; разработку, с учетом поверхностных взаимодействий частиц золы и пористого слоя на базе математически точного решения задачи о гармонических осцилляторах, полуэмпирической модели фильтрации потоков в системе комплексного обезвреживания выбросов помещений КРУЭ ТЭС;

-по хемосорбционной ступени - теоретическое обоснование расчета режимных характеристик фонтанирования полидисперсного адсорбента на базе математически точного решения задачи о гармонических осцилляторах; опытное установление характеристик режимов деструкции галогенсодержащего загрязнителя глобального действия из состава продуктов сгорания соответствующих сортов углей или/и выбросов помещений КРУЭ ТЭС;

-по узлам конденсации и термообработки - развитие методов определения энергетически эффективных режимных характеристик конденсации паров галогенсодержащих веществ после ступени хемосорбции, с предотвращением их попадания на ступень термообработки;

• реализация результатов исследований.

Предмет и объекты исследования.

Предмет исследования - разработка и создание системы комплексной оценки функционально-технологических, конструктивных и инженерно-технических решений (ст. 11, п.п. 2.2, 7 ФЗ-261) по энергетически и экологически эффективной обработке выбросов ТЭС с учетом загрязнителей глобального действия. Объекты исследования - технические и физико-химические процессы, характерные для систем, установок и агрегатов, связанных единым технологическим циклом производства тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях. Конкретно в работе

исследуются способы обеспечения объективности выбора направлений совершенствования оборудования тепловых электрических станций: основного -элементов оборудования для сжигания газообразного и твердого топлива, и вспомогательного - золоулавливающего оборудования, КРУЭ.

Соответствие паспорту специальности: цель работы преследует достижение результатов в области исследований, представленных в паспорте специальности ВАК 05.14.14 «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты». Конкретно в работе предусматриваются:

— разработка системы комплексных оценок показателей совершенства работы газоочистных агрегатов при сжигании газообразного и твердого топлива в котельных агрегатах тепловых электростанций;

— исследование и математическое моделирование процессов сепарации частиц золы из вихревых потоков в газоочистных системах и процессов, протекающих в воздушной среде, окружающей источники выбросов станции;

— освоение элементов новых (угольных с циркулирующим кипящим слоем — ЦКС, и парогазовых) технологий производства тепловой энергии, использования топлива, совершенствование действующих и освоение новых способов снижения влияния работы ТЭС на окружающую среду;

— разработка конструкций элементов оборудования для сжигания газообразного и твердого топлива и вспомогательного оборудования ТЭС (котлы парогазовые и с ЦКС, КРУЭ, золоуловители);

— повышение надежности агрегатов тепловых электростанций: основных (элементов котлоагрегатов с циркулирующим кипящим фонтанирующим слоем), и вспомогательных (КРУЭ, золоулавливающее оборудование).

Достоверность и обоснованность научных положений подтверждается тем, что они основаны на фундаментальных законах сохранения массы и энергии, принципах квантования энергии объектов микромира. Подтверждением достоверности и обоснованности также служат: согласованность результатов теоретических, численных и опытных исследований с паспортными характеристиками и опытом эксплуатации широко известных систем очистки; верификация полученных теоретически критериальных безразмерных характеристик осаждения частиц по результатам численных и опытных исследований независимых авторов, опубликованным в центральных изданиях, в т.ч. - сопоставление с аналогичными безразмерными комплексами, опубликованными в Physical Review Letters — издании, достоверность и обоснованность публикаций которого общепризнанна; тестирование моделей численных исследований по опытным данным, в т.ч. по общеизвестному в мировых научных кругах и очевидно достоверному фактологическому материалу по течениям жидкости и газа (М. Ван-Дайк).

Научная новизна работы состоит в создании научно обоснованной системы оценок совершенства очистки выбросов, образующихся в едином технологическом цикле производства тепла и электроэнергии на ТЭС, соответствующей современным требованиям энергетической и экологической эффективности с учетом загрязнителей глобального действия. Это обеспечивает объективность оценки результатов исследований и коррекции направлений по части совершенствования действующих и обоснования новых систем подготовки и сжигания топлива, вспомогательного

оборудования по ообработке выбросов тепловых электрических станций, и по части экологических исследований.

На основании выполненных автором исследований разработаны новые теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение. Наиболее существенные из них:

■ разработаны научные основы и создана система комплексной оценки энергетической эффективности и экологического совершенства обработки пылегазовых выбросов, образующихся в едином технологическом цикле производства тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях;

• предложены безразмерные числовые характеристики для количественной оценки совершенства систем очистки пылегазовых выбросов ТЭС, согласующиеся с критериальными характеристиками, полученными в аналогичных исследованиях NASA, которые выполнялись и были опубликованы параллельно с нашими исследованиями и публикациями;

• получили развитие на базе методов CFD и современных программных продуктов научные основы комплексной критериальной оценки интенсивности загрязнения окружающего атмосферного воздуха выбросами ТЭС с учетом загрязнителей глобального действия;

• разработаны научные основы конструирования и оценки эффективности узлов системы комплексной ступенчатой обработки выбросов ТЭС, обеспечивающей обезвреживание загрязнителей глобального действия - соединений галогенов (новизна способа обезвреживания защищена авторским свидетельством на изобретение), с опытной верификацией теоретических результатов на стендовых образцах ступеней хемосорбционной, конденсационной, циклонно-фильтрационной (новизна технического решения по узлу ступени защищена патентом на изобретение) и термоокислительной (новизна технических решений по узлу ступени защищена авторским свидетельством и патентом на изобретение) обработки выбросов помещений КРУЭ с гексафторидом серы в штатных и аварийных ситуациях.

Практическое значение решения поставленных задач состоит в обеспечении объективности выбора направлений совершенствования пылегазоочистных агрегатов ТЭС с целью сбережения энергетических и материальных ресурсов, снижения злияния работы станций на окружающую среду, включая совершенствование технологий использования топлива, очистки дымовых газов, выбросов помещений КРУЭ, с учетом глобального воздействия тепловых электростанций на окружающую среду.

Испытаны конструкции газогорелочных устройств с устойчивой работой в ¡'естехиометрической области за пределами естественной стабилизации фронта горения; полученное решение может использоваться в парогазовых циклах ТЭС.

Разработанные способы оценки позволяют выполнять обоснованный выбор направлений усовершенствования очистного оборудования ТЭС с учетом эффективности и международных нормативов обработки выбросов. Разработанный по результатам исследований метод комплексной оценки выброса загрязнителей глобального действия рекомендован к практическому применению Государственным докладом «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Татарстан в 2007 г.».

Практическое значение разработанной системы комплексной обработки выбросов, содержащих галогенсодержащие вещества, отмечено в Государственном докладе «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2007 г.». Данный метод, развитый в направлении учета загрязнителей глобального действия — галогенсодержащих веществ, использован ОАО «Генерирующая компания» в деятельности по проекту совместного осуществления (ПСО) механизма гибкости РКИК ООН для обработки выбросов помещений КРУЭ, содержащих компоненты с высокими значениями потенциалов глобального потепления ПГТТ (гексафторид серы). Разработка может использоваться также для обработки других выбросов ТЭС, загрязненных галогенсодержащими веществами, например, диоксинами и фуранами, образующимися при сжигании определенных сортов углей в котлоагрегатах электростанций.

На защиту выносятся следующие научные и технические результаты:

— безразмерные комплексные показатели оценки энергетической, экологической и санитарно-гигиенической эффективности систем очистки;

— безразмерный комплекс Яе„ представляющий затраты энергии потоков и частиц в вихревых аппаратах, и определение на его основе энергетической и экологической эффективности систем инерционной очистки дымовых газов угольной генерации и других гетерогенных выбросов ТЭС;

— технические приложения математически точного решения квантово-механической задачи о нулевых колебаниях к расчетам процессов обработки выбросов ТЭС — при оценках энергии взаимодействия элементов пористого сетчатого слоя и частиц золы, а также при определении режимов фонтанирования полидисперсного адсорбента при обработке выбросов помещений КРУЭ ТЭС;

— полуэмпирическая модель образования автослоя при фильтрации частиц золы в пористом слое на тканом сетчатом материале;

— система комплексной обработки выбросов помещений КРУЭ ТЭС с соединениями галогенов — загрязнителей глобального действия;

— результаты численных исследований движения частиц в криволинейном потоке, а также высоты начального подъема струи выбросов высоких неизотермических источников - дымовых труб ТЭС.

Реализация результатов работы.

Разработанная система комплексной обработки выбросов рекомендована для практического применения в Государственном докладе «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2007 г.». На основании данных рекомендаций составлено доказательство дополнительности проекта совместного осуществления (ПСО) в соответствии с требованиями механизмов гибкости РКИК ООН, что позволило ОАО «Генерирующая компания» инициировать ПСО с годовым эффектом 32 млн. руб.

Результаты исследований газогорелочных устройств, обеспечивающих корректировку избытка воздуха и полноту термоокисления, в т.ч. по неметановым летучим органическим соединениям (НМЛОС), внедрены на газоиспользующих установках ряда предприятий неэнергетического профиля и приняты к внедрению ОАО «Генерирующая компания».

Метод комплексной оценки загрязнения атмосферы выбросами парниковых газов рекомендован к практическому применению Государственным докладом «О

санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Татарстан в 2007 г.». На основании данной рекомендации разработана соответствующая методика и внедрена я проектирование. В частности, в 2008 г. она применена ООО «Газэнергопроект» при проектировании объектов ООО «ТАТМАЗСЕРВИС», и ООО «Стройпроект» в проекте газоснабжения жилого комплекса г. Казани «Солнечный город» с

1 роизводственными объектами. В 2010-11 г.г. методика использована при выборе варианта теплоснабжения помещений логистического объекта оптово-торговой базы ОАО «Закамье» в г. Н. Челны, РТ. Проекты получили положительные заключения Госэкспертизы и приняты заказчиками. Методика использовалась также для обоснования системы теплоснабжения комплекса жилых зданий в Параньгинском МО, Респ. Марий Эл.

Развитие типовых методик расчетов конденсаторов насыщенных паров чистых веществ на процессы конденсации компонентов перегретых потоков выбросов отражено в пособии по проектированию (1998г., 31,6 усл. печ. л., из них 29,1 п.л. соискателя). Книга является дипломантом Издательской программы-конкурса, проводившейся в 2003-2005г.г. Минобрнауки РФ в честь 300-летия г. Санкт-Петербурга. В текущем году запланирован выпуск 2-ого издания пособия. В 2005 г. издано пособие соискателя по теоретическим основам пылегазоочистки объемом 19 п.л. В 2011-2012 г.г. вышли 2 книжных издания общим объемом 24 п.л. по практикумам пылегазоочистки, в которых соискатель является соавтором, в 2013 г. -

2 монографии по оценкам эффективности систем очистки выбросов ТЭС общим объемом 30 п.л.

Для обучающихся, специализирующихся по кафедрам теплоэнергетики и геплогазоснабжения КГАСУ (г. Казань), создан и более 20 лет полноценно функционирует, в т.ч. в рамках ФГОС-3 для бакалавров, трехсеместровый учебный курс «Процессы и аппараты газоочистки» (лекции, лабораторно-практический цикл, •чурсовой проект, ВКР). В последние годы проводится обучение по курсу в магистратуре и аспирантуре.

Личный вклад соискателя. Соискателем разработаны: метод комплексной оценки загрязнения атмосферы выбросами парниковых газов, способ комплексной обработки выбросов помещений КРУЭ ТЭС и конструкций горелочных устройств (идеи изобретений принадлежат соавторам соответствующих авторских свидетельств и патентов в равных долях), полуэмпирическая модель фильтрации, развитие типовых методик расчетов систем конденсации и термообработки выбросов, новый безразмерный комплекс Ле„ для критериальной оценки эффективности систем инерционной очистки дымовых газов угольной генерации и других гетерогенных выбросов ТЭС в криволинейных потоках. Соискателем выполнены: технические приложения точного решения задачи о нулевых колебаниях гармонических осцилляторов, численные исследования движения частиц в криволинейном потоке и ьысоты начального подъема струи дымовых газов над источником выбросов с использованием комплексов СРО, опытные испытания предлагаемых горелочных устройств и способов обработки выбросов. Создан и ведется учебный курс «Процессы и аппараты газоочистки».

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Всесоюзных совещаниях Центрального Правления НТО Энергетики и

Электротехнической промышленности (г.г. Санкт-Петербург - Ленинград, Кемерово, Кириши, Казань) в 1977-88г.г.; на семинарах ВЦНИИОТ (г. Казань) в 1978-80г.г.; на научно-метод. семинаре-совещании по теплотехнике вузов республик Средней Азии и Казахстана (г. Бишкек - Фрунзе, Респ. Киргизия - MB и ССО Кирг. ССР) в 1983г.; на Всесоюзной научно-практ. конференции «Человек-труд-экология» (г. Волгоград, ВолгИСИ) в 1990г.; at the 9-th International Convention for European Nuclear Disarmament - END (Helsinki, Finland - Tallinn, Estonia), 1990; на Ш Всесоюзной конференции «Образование в области окружающей среды» (г. Казань, КГУ) в 1990г.; at the 10-th International Convention for European Nuciear Disarmament - END (Moscow, USSR), 1991; на I, II и IV Республиканских научн. конференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (г. Казань, АН Татарстана) в 1993, 1995 и 2000г.; на 3-м международном метод, семинаре Ассоциации строительных вузов «Высшее строительное образование и современное строительство в России и зарубежных странах» (г.г. Москва - Самара - Пекин - Шанхай) в 2008г.; па IV mezinarodni vedecko-prakticka conférence "Veda a technologie: krok do buducnosti -

2008. Vystavba a architektura". (Praha, Ceskâ republika), 2008; на XXI, XXII, XXIII Международных научн. конференциях «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21; 22; 23» (ММТТ-21, 23 - г. Саратов, СГУ; ММТТ-22 - г. Псков, ППИ), в 2008-2010г.г.; на Международных научно-практ. конференциях «Инженерные системы - 2009», «Инженерные системы - 2010» (г. Москва, РУДН), в

2009, 2010 г.г.; на Всероссийской научно-практ. конференции «Инновации и высокие технологии XXI века» (г. Нижнекамск, Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) КГТУ) в 2009 г.; w VII miçdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji "Partnerstwo Wschodnie - 2011". Przemysl. 07-15 wrzesnia 2011 roku; на Международна научна практична конференция „Образованието и науката на XXI век - 2011". София. 17 - 25 октомври 2011 г.; па mezinârodni vëdecké - praktickâ konferenci "Scientific vyrobni odvëtvi na evropskcm kontincntu". 27. listopadu - 5. prosinec 2011. Ceskâ republika, Praha; на Межвузовских научно-техн. конференциях Новополоцкого политехнического института (г. Новополоцк, Респ. Беларусь - БССР) в 1980г., Казахского политехнического института им. В.И. Ленина (г.г. Алматты - Алма-Ата, Каратау, Жанатас, Респ. Казахстан - Казахская ССР) в 1981-85г.г., на Международной научно-техн. конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVII Бенардосовские чтения) (г. Иваново, ИГЭУ), в 2013г. и др.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано более 60 печатных работ, в т.ч. пособие по проектированию (второе изд. в печ.), 3 монографии, 4 авторских свидетельства, 2 патента, зарегистрированы 2 программы для ЭВМ. В изданиях, рекомендованных ВАК, опубликовано более 30 статей (6 статей в журналах, индексируемых базой данных Sci Verse Scopus, из них 1 - базой данных Web of Science).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 324 наименований и приложений. Работа изложена на 395 страницах основного текста при общем объеме 445 с. и содержит 71 рисунок, 30 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, показаны актуальность и соответствие тематики исследований паспорту специальности 05.14.14, приведено обоснование выбранного направления исследований.

В первой главе рассматриваются принципы разработки и совершенствования технологий обработки производственных выбросов ТЭС, обезвреживание которых на сегодняшний день актуально в региональном и глобальном масштабах. Расчеты показывают, что вентиляционные выбросы помещений ТЭС составляют заметную величину - 5... 10% объема дымовых газов. Проведен анализ методов определения эффективности очистки, предельно допустимого выброса (ПДВ), теоретической базы расчетов золоулавливания, показана возможность повышения точности расчетных соотношений на базе современных программ, реализующих методы CFD.

Генерирующие предприятия являются крупными источниками гетерогенных выбросов. Хотя на сегодня в топливном балансе ТЭС свыше 50% приходится на долю газа, в перспективе 2-3 десятков лет может быть востребован переход на преимущественно угольную генерацию с приведением работы очистных систем к международным нормативам. Поэтому вопросы комплексных оценок соответствия (conformity assessments) систем очистки ТЭС энергетической и экологической эффективности актуальны уже теперь.

Рассмотрены вопросы нейтрализации ряда гомогенных загрязнителей глобального действия из списков ООН, которые могут иметь место в выбросах ТЭС наряду с диоксидом углерода — соединений галогенов как парниковых газов (ПГ), озоноразрушающих веществ (ОРВ), диоксинов и фуранов, предшественников тропосферного озона (газы косвенного парникового действия - S02, NOx и СО, провоцирующие образование тропосферного озона). Последние являются токсичными веществами, контролируемыми по ПДВ (ПДК), по причине чего в дополнительном учете их как загрязнителей, воздействующих на климат, необходимости не возникало. Вместе с тем в ряде работ последних лет представлены методы существенного снижения концентрации NO,, и СО в дымовых газах ТЭС (напр., в широко известных работах сотр. НИУ МЭИ). Для оценки эффективности соответствующих мероприятий нужны показатели, объективно учитывающие уменьшение потери качества воздушной среды вокруг источников загрязнения при реальном снижении глобального воздействия выброса ТЭС.

Из включенных в список РКИК ООН парниковых газов непосредственного действия крупные объекты теплоэнергетики могут стать еще источниками гексафторида серы, или электротехнического газа (элегаз, sulfur hexafluoride), SF6, перфторуглеродов ПФУ (Perfluorocarbons PFCs) и их гибрида SF5CF3 (серы трифторметил-пентафторид, trifluoromethyl sulfur pentafluoride), обладающих очень высокими значениями ПГП. В ЕС законодательно запрещено любое использование элегаза, кроме КРУЭ, утечки которых жестко контролируются. На основе данных МГЭИК (Межправительственной группы экспертов по изменению климата, IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) за 2007 г. проведены оценочные расчеты, показавшие целесообразность учета SF6 в выбросах энергетических предприятий в дополнение к СО? и «фугитивному» метану СН4. Несмотря на небольшое количество выброса SFf„ годовой прирост его концентрации в атмосфере с учетом ПГП равносилен недельному приросту СО2.

Кроме фторидов, ТЭС в определенных случаях становится источником выброса других галогенсодержащих веществ. Так, при сжигании в топках парогенераторов ТЭС пылевидных углей, содержащих соединения хлора, последние частично преобразуются в диоксины и фураны (по номенклатуре загрязняющих веществ, используемой ООН - стойкие органические загрязнители, СОЗ, Persistent Organic Pollutants, POP). Проблема образования соединений хлора при сжигании пылевидных хлорсодержащих («соленых») углей достаточно известна за рубежом и в России. Такие месторождения эксплуатируются в Великобритании, Германии, Австралии, США, Канаде. В 90-ых г.г. исследования по сжиганию на ТЭЦ приозерного, новомосковского и нижне-илийского углей с содержанием хлора Cid до 0,13 кг/ГДж проводились в ВТИ. Сейчас ведутся исследования на Украине, в Канаде, ЕС. По данным ООН, эмиссии в воздух полихлорированных дибензо-п-диоксинов и полихлорированных дибензофуранов (ПХДД/ПХДФ) при сжигании углей на электростанциях Бельгии, Германии, Швейцарии составляют 0,1...230 мкг ТЭ/ТДж (ТЭ - международный токсический эквивалент, International Toxicity Equivalent, определяемый по 2,3,7,8-тетрахлордибензо-и-диоксину, 2,3,7,8-ТХДД, Ci202Cl4, с ПДК = 0,5 пг/м3). По российскому законодательству ПДК ПХДД/ПХДФ также составляет 510"7 мкг/м3, а энергоблок мощностью 800 МВт потребляет количество топлива, эквивалентное 1 ТДж, за 25 минут. Поэтому образование диоксинов и фуранов при угольной генерации существенно, и решение проблемы относится к приоритетным задачам в рамках перспективных направлений научных исследований в энергетике, установленных прогнозом научно-технологического развития РФ на период до 2030 г.

Проведенный анализ позволил очертить круг актуальных задач и сформулировать цели исследования (см. выше) в рамках области, соответствующей паспорту специальности 05.14.14.

Вторая глава посвящена совершенствованию оценок эффективности систем обработки выбросов ТЭС.

Оценка энергетической и экологической эффективности систем очистки

Разработана методика, обеспечивающая объективность оценки на основе комплексных безразмерных показателей экологической и энергетической эффективности пылегазоочистных агрегатов ТЭС. Вопросы оценки очистных устройств рассматривались в работах Г.П. Беспамятнова, К.К. Богушевской, П.А. Коузова, Ю. А. Кротова, А.К. Родионова, Г.М. Скрябина, А.И. Еремкина, Н.С. Торочешникова, АЛ. Шкаровского и др. В работах многих авторов (напр., Г.П. Беспамятнова, К.К. Богушевской, П.А. Коузова и др.) отмечается отсутствие прозрачных и удобных в применении показателей эффективности очистных устройств. Разрабатываемые показатели должны быть теоретически обоснованы и исключать произвол при оценке различных систем очистки.

В работе за исходные аналоги приняты: комплексный показатель «санитарной эффективности СЭ» Г.П. Беспамятнова и Ю.А. Кротова, и энерго-экологический метод анализа состояния атмосферного воздуха в промышленном регионе по А.Л. Шкаровскому. Получена безразмерная характеристика ц,ох интенсивности изменения качества атмосферы от поступления токсичного загрязнителя после системы очистки:

^=(1-Се/С4)Т,=(1-Се/С6)Т2.ПДК/Се, (1)

где Ci„ С,, — начальная и конечная концентрации загрязнителя, мг/м3; Т|, Т2 -безразмерные временные характеристики заполнения контрольного объема V, м3, прилегающей области атмосферы, условно ограниченной цилиндром с размерами, характерными для рассматриваемого источника выброса.

Временная характеристика Т2= т2/то> где т-> с> ~ время заполнения объема, м3, выбросом интенсивностью W, м3/с; То = 1200 с - период осреднения концентраций загрязнителей, равный времени отбора проб при контроле ПДКмр. Временная характеристика Т[= т/тг,, где т,= ПДКмр- К/ПДВ - время заполнения объема V, м3, загрязнителем до значения ПДКмр при ПДВ. Сопоставление числовых значений Т| при обработке токсичных загрязнителей позволяет оценивать характеристики газоочистных систем с позиции их санитарно-гигиенического и экологического, а в сочетании со степенью очистки выброса (1 - CJCb) — и технического совершенства.

Однозначной количественной характеристикой энергетической эффективности систем очистки при наличии парниковых газов служит безразмерный показатель •затраты энергии на гипотетическое (не фактическое) удаление С02 из выбросов, в т.ч. после очистных устройств. Эквивалентность энергозатрат содержанию С02 в выбросах исключает произвол в оценках. Показатель представляется в виде степени («рейтинга») энергоэкологичности EER (Energy and Ecology Ratio). Для /-го устройства:

EER, = 1 - 0 +2&Ч, )/(U0£j, (2)

где + = Е^" , кВт - энергозатраты на отвод теплоты конденсации С02 и

I Г;0; Ет кВт - суммарные затраты на охлаждение выбросов заданного состава и количества для конденсации в них С02 и Н20, кВт.

Энергетическая и экологическая эффективность очистных устройств ЕЕЕ (Energy and Ecology Efficiency) вычисляется путем сопоставления «рейтингов»: ЕЕЕ; = 1 - (EER/EERj).

В комплексы EER, ЕЕЕ входят широко известные теплотехнические характеристики веществ, что позволяет повысить объективность систематизации и отбора способов усовершенствования пылегазоочистных агрегатов ТЭС при наличии в выбросах парниковых газов.

Для практического использования рассмотренных показателей должны быть еще определены характерные для рассматриваемого источника размеры контрольного объема V прилегающей области атмосферы. Они установлены по результатам численных исследований атмосферной диффузии выброса методами CFD (см. далее).

Совершенствование теоретической базы расчетов гтерционного золоосаждения

Методами анализа размерностей и масштабирования, с приведением уравнений Навье-Стокса и движения частицы к безразмерному виду, получены безразмерные характеристики инерционной сепарации частиц из криволинейного потока. Масштабирование комплексов размерных переменных величин по естественному масштабу энергетической характеристики потока газа — вязкости т|, дает безразмерные переменные - числа Рейнольдса Re,, Re" для потока и частицы в вихревом устройстве:

^=РЛК5+<5)7(4Л)- (3)

(Re';)2=3K(»0T„/*2)2. (4)

Возможность сепарации частицы с линии тока радиусом закругления R2 определяется их соотношением:

(R<)2/Rec = u0p2pDl/(27pa^n). (5)

В (3...5): рс - плотность потока, кг/м3; щ — начальная скорость во входном сечении циклона, м/с; R\, R2 - радиусы внутренней и внешней границ кольцевого сечения циклона, м; Tw =(р/>-p0)Z3p/(l8r)) - время релаксации, с; pp,Dp -плотность, кг/м3, и размер, м, частиц.

Комплекс z/0p*Z>*/(pc.R^r|) = Re, также имеет структуру числа Рейнольдса.

К аналогичному по смыслу безразмерному комплексу одновременно с нашими работами (Дмитриев, А.В., Зиганшин, М.Г. Расчеты степени очистки аэрозоля в аппаратах с инерционным принципом осаждения и вращательным движением потока. -Нижнекамский химико-технол. ин-т. - Нижнекамск — 2008. - 24 с.:- Деп. в ВИНИТИ 24.07.2008, №644-В2008; Зиганшин, М.Г., Ежов, П.В., Дмитриев, А.В. Эффективность очистки газовых выбросов парогенераторов ТЭС в аппаратах вихревого типа/ЯТромышленная энергетика. - 2008. - №9. - с. 49-54.) пришли Т. Tomohiko, J. К. Eaton, выполнявшие по гранту NASA решение обратной задачи -влияния дисперсной примеси на характеристики турбулентных вихрей (Tomohiko, Т., Eaton, J. К. Classification of Turbulence Modification by Dispersed Spheres Using a Novel Dimensionless Number, PRL, 101,114502 (2008) - Published 8 September 2008).

Как известно, из дифференциальных уравнений, связывающих существенные для изучаемого процесса размерные переменные, можно получать методами теории подобия безразмерные величины трех видов:

- безразмерные постоянные (определяющие) величины (напр., число Re, определяющее режим течения в трубе, или число Reo(l, определяющее режим обтекания препятствия), которые задаются условиями однозначности и остаются в данной задаче неизменными, т.к. составляются из величин, входящих в ее условие;

- независимые безразмерные переменные, в качестве которых используются безразмерные (масштабированные) координаты;

- зависимые (искомые, определяемые) безразмерные переменные - симплексы и комплексы размерных переменных.

Числовые значения последних вычисляются по значениям независимых безразмерных переменных и безразмерных постоянных (определяющих) величин. Безразмерный комплекс Rer, полученный из дифференциальных уравнений, описывающих движение частицы и вращающегося потока, является зависимой (искомой, определяемой) безразмерной переменной. Значения Rer могут использоваться для критериальной числовой оценки степени осаждения частиц из криволинейных потоков после валидации в конкретной области применения.

Совершенствование теоретической базы расчетов осаждения частиц на препятствиях в пористой сетчатой среде

Число Rer может служить критерием оценки инерционного эффекта при осаждении частиц на препятствиях в пористом слое. Оно имеет и сходство с числом

Stk, и специфические отличия. Как и Stk, комплекс Rer можно представить через число Рейнольдса для частицы Rep:

Rer=[l6r/,/(J^„./0)]Re,, (6)

"с Jр — г2р ррУр, J о = RLPoK ~ моменты инерции частицы и элемента газового

потока, обходящего препятствие по линии тока с радиусом кривизны Rmca\ Vp - объем, занимаемый частицей в потоке.

В таком виде Re, согласуется с «параметрами крутки» потока (напр., по A.A. Овчинникову, 2005г.). В общем плане Rer соответствует числу Rep, приведенному, как и число Stk, к инерционному и геометрическому масштабам конкретной системы. Однако в Re, геометрический масштаб учитывает кривизну линии тока, обходящей препятствие (Rmax)\ инерционной же характеристикой служит не масса, а момент инерции Jp, с масштабом JG. С этим в Rer учитывается специфика криволинейного движения потока и частицы: известно, что соотношения для поступательного движения будут описывать вращательное, если заменить в них скорость и ускорение поступательного движения угловыми, массу — моментом инерции относительно оси вращательного движения, силу - моментом силы.

Ступень конденсационной обработки выбросов КРУЭ ТЭС Дополнена методика и развит алгоритм расчета конденсаторов для обработки выбросов помещений КРУЭ ТЭС с галогенсодержащими загрязнителями глобального действия. Использованию типовых методик расчетов конденсаторов для чистых паров мешает ряд существенных отличий процесса конденсации паров загрязнителей из потока преимущественно неконденсирующихся газов (воздуха). Основные особенности: выброс поступает в перегретом состоянии относительно паров загрязнителей; температура, требуемая для конденсации загрязнителя, в процессе очистки понижается.

Рис. 1 Изменение температуры и давления насыщенных паров конденсируемых компонентов: I — охлаждение без конденсации; II — конденсация в аппарате; 1 — температура выбросов, 2 — давление насыщенных паров конденсируемого компонента, 3 - температура хладоносителя

Процесс делится на две стадии (рис. 1): охлаждение газового потока с

температурой 1а до температуры начала конденсации последующее охлаждение с

конденсацией до температуры В отличие от типовой методики определяется

промежуточная температура хладоносителя Це в соответствии с величинами О и О -

н

количеством тепла, Вт, отводимым на первой и второй стадиях.

Совершенствование теоретической базы расчетов режимных характеристик фонтанирующего слоя на ступени сорбционной обработки выбросов КРУЭ ТЭС.

Внесены дополнения в методы расчетов, используемые при адсорбционной обработке выбросов помещений КРУЭ ТЭС с галогенсодержащими веществами. В настоящее время энергетику поверхности адсорбента с учетом ее электронной структуры рассчитывают по потенциалам Леннарда-Джонса, Бакингхема и др., в основу которых положено приближенное решение квантовомеханической задачи о нулевых колебаниях осцилляторов. В работе использовано ее математически точное решение, которое приведено к виду, удовлетворяющему практическим расчетам при невысоких концентрациях загрязнителя. Получен безразмерный критериальный комплекс

Х = е1/(2лгйта>У), (7)

значение которого X = ±1 является условием образования адсорбционной связи

£е#=ЙЮ0 (1-^/2) Дж. (8)

В (7, 8): е = 1,602-10"19 Кл - заряд электрона, и т = 9,109-Ю"31 кг - его масса; ео = 8,85-10" Ф/м - электрическая постоянная; <в0 - круговая частота колебаний объекта, с"1; г - расстояние между центрами диполей, м; й = 1,054-10'34 Дж-с -постоянная Планка (Дирака); Ее]Г = ЕгЕЬп1,, Дж - эффективная энергия взаимодействия; Е^ - энергия нулевых колебаний двух несвязанных диполей; ЕЬпЛ -энергия их совместных связанных колебаний.

При А, = ±1 величина Е,.д максимальна, что обеспечивает максимально возможную прочность образующейся связи. Традиционно решение представляется в виде бесконечного ряда Маклорена. В прикладных расчетах обычно используется только первое слагаемое ряда, что дает существенную методическую погрешность, а использование решений (7, 8) позволяет ее исключить. Это улучшает качество определения режимных характеристик, в частности, фонтанирующего слоя адсорбента при обработке выбросов КРУЭ ТЭС.

Выполнены расчеты энергии отрыва зерен слоя полидисперсного адсорбента в начале фонтанирования на основе математически точного решения задачи о дисперсионных силах и проведена сверка результатов с классическими опытными данными Мазура и Гишлера (Майшг К.В., С1зЫсг Р.Е., 1955 г.), Романкова П.Г. и Рашковской Н.Б. (1979 г.). С использованием соответствующего значения Еед- по (8) в зависимости для расчета дисперсионных сил между частицами радиусом К по данным МаБвтаПа Ь., Оош! О. -

Ру^у = Я ^/(4^) = Яйю0 (1 - 72/2) /(4г2), (9)

получено условие начала фонтанирования (нарушения равновесия) влажной полидисперсной системы в энергетическом представлении и в безразмерном виде:

4^Р^(Ф3-1)/З-8СТ^-Ц2-72)/З2>0, (10)

ЬБ = 2244,76Д£шРр (ф3 - 1)/(437,02оЛ,^ + йсо) > 1, (11)

где а - поверхностное натяжение, Дж/м2; <? = ¡/Кчт- соотношение радиусов, м, частиц лимитирующей и последующей фракций.

Условия (10, 11) позволяют находить размеры частиц минимальной фракции К|ш„ определяющей начало фонтанирования слоя измельченного материала. В общем случае

ЛНт> ±0,312

а2+0,047р (cp3-lUco

— • 02)

Р>4

Расчеты по (10... 12) показали удовлетворительную сходимость с результатами исследований Mathur К.В., Gishler P.E., Романкова П.Г. и Рашковской Н.Б., и экспериментов, выполненных автором. Полученные решения по режимным характеристикам фонтанирующего слоя применимы также в процессах подготовки твердого топлива, его сжигания в циркулирующем кипящем слое.

Установление характеристик термообработки галогенсодержащих выбросов Рассмотрены условия, в которых приемлема термообработка галогенсодержащих выбросов. Выполнена точная увязка основных характеристик обработки - расходов топлива и обрабатываемого воздуха с загрязнителями, одновременно служащего и источником окислителя. Составлены выражения для поправок на физический объем загрязнителей ß, а также суммарно на объем и их теоретическую потребность в кислороде у. Далее из материального баланса горения получено выражение для самосогласованного коэффициента избытка воздуха А -

A = ß/(ß-y + l), (13)

величина которого при высоком содержании горючих компонентов (от 200-10"6 кг/м3) может отличаться от коэффициента избытка воздуха а, рассчитываемого по топливу, на (10. ..20)% и более.

Разработана система комплексной (сорбционной, конденсационной, циклонно-фильтрационной и термической) обработки галогенсодержащих выбросов. Предложенный способ защищен авторским свидетельством на изобретение 1 Чиганшин М.Г., Алещенко И.С., Павлов JI.B., 1988). Способ применим также для обработки выбросов КРУЭ ТЭС с загрязнителями глобального действия.

В третьей главе представлен материал по численным исследованиям характеристик криволинейных потоков у препятствий, необходимых для определения степени осаждения частиц золы, а также высоты начального подъема струи из г.ымовой трубы ТЭС.

Выбор расчетной математической модели для численных расчетов Отработана схема численных исследований решаемых задач на базе программного комплекса CFD ANSYS (лиц. КГЭУ SN 7330757468). Принята модель рейнольдсова осреднения турбулентности в уравнениях Навье-Стокса (RANS) с двухпараметрической (к-е)- моделью замыкания уравнениями энергии турбулентного переноса к и диссипации турбулентной энергии е с эмпирическими коэффициентами. Для поставленных задач важна возможность добавления в (fc-e)- модели соотношений, характеризующих действие архимедовых сил или/и условия на эграничивающих поверхностях.

Проверка адекватности значения Rer как безразмерной характеристики степени осаждения частиц в завихрительных элементах устройств очистки гетерогенных

выбросов ТЭС

Соответствие значений относительного числа Рейнольдса Re, степеням осаждения взвеси установлено по сепараторам циклонного типа с достоверно известными (паспортными) характеристиками степени очистки, для чего проведена тарировка Re, по 11 типам серийных отечественных циклонов Полученные значения числа Rer в интервалах размеров частиц Dp = (2...150)-10б м, скорости потока на входе м0=(1... 14) м/с и табличных значениях остальных параметров позволяют рассчитывать фракционные степени осаждения (рис. 2). Существует устойчивая корреляция значения Re,, найденного по паспортной степени осаждения частиц в аппаратах, с характеристикой затраты энергии в них, представленной в виде tjvopl..

Валидация числа Rer на основе энергетического параметра C,wopl Линии на графике рис. 2 соответствуют критическим значениям числа Rer по степеням осаждения. Так, на 99 % в аппаратах СК-ЦН-34М осаждаются частицы с Rer от 10 6, а в аппаратах ВЦНИИОТ - более крупные, с Re, от 3- КГ3. Число Rer позволяет оценивать возможность обеспечения требуемой степени осаждения частиц по размерам конструируемого аппарата и скорости потока и определять приемлемые диапазоны работы существующих аппаратов. Например, в циклоне СК-ЦН-34М диаметром 600 мм при скорости wop, = 2 м/с (табличные значения) частицы размером 8,6 мкм будут осаждаться на 96%, что приемлемо для практического использования. Re,l

200

1000

1800

2600

3400

4200

5000 (wда, м/с

Рис. 2 Критические значения числа Re, по степеням осаждения частиц т], % (|Ц -15,84; 50; Ж- 84,16; Ц - 99) и его корреляция с энергетическим параметром циклона К^ор{. 1 - СК-ЦН-34М; 2 - СК-ЦН-34; 3 -Клайпеда; 4 - СИОТ; 5 - СДК-ЦН-33; 6 - ЦН-11; 7 - Ц; 8 - ЦН-15У; 9 - ЦН-15; 10 - ЦН-24; 11 - ВЦНИИОТ

Для представленных выше аппаратов, охватывающих широко используемые на сегодня в РФ типы циклонов, в пределах допустимого отклонения (±15%) скорости

очищаемого потока от табличного значения оптимальной скорости м/орь имеет место корреляция (со степенью достоверности более 91%) между значениями Яег и степенью осаждения Т}5 взвешенных частиц по соотношению: Яе^ = С(С^ор,У, где С, п — параметры, значения которых приведены в таблице (таблица 1).

Таблица 1.

Параметры С, п корреляционного соотношения между значениями безразмерного комплекса и степенью осаждения

Степень осаждения т|, % С п

15,84 0,917 -3,3404

50 17,62 -3,3443

84,16 340,3 -3,3491

99 5,97-105 -3,3578

По Rer также можно определить скорость потока, требуемую для достижения заданной степени очистки. Так, по паспорту циклона ВЦНИИОТ диаметр отсекания (т.е. частиц, осаждаемых на 50%) равен 8,6 мкм; ему соответствует значение Rer = 1,05-10"7(рис. 2). Их 99%-ной очистке соответствует значение Re,. = З-Ю"3, что потребовало бы увеличения wopl на 4 порядка, что непрактично.

Имеется также корреляция Re, как безразмерной характеристики степени осаждения частиц в криволинейном потоке с данными численных и натурных исследований независимых авторов по степени очистки взвеси в вихревых контактных устройствах (ВКУ). По результатам исследований составлена программа для ЭВМ «Критериальные оценки соответствия: расчеты сепарации золы и пыли дымовых газов ТЭС в одиночных и групповых циклонах CADSC ТРР» (Зиганшин М.Г., Зиганшин A.M. Дата гос. регистрации 28.03.2014, № гос. регистрации RU 2014613526, правообладатель Зиганшин М.Г.), предназначенная для численного исследования и расчетов вихревых сепараторов отечественного и зарубежного производства. В поверочных расчетах определяются тип, типоразмер и количество устройств, обеспечивающих требуемую степень очистки с минимумом энергетических затрат. Имеется возможность конструктивной проработки характеристик аппаратов очистки пылегазовых выбросов ТЭС на основе критериальных оценок соответствия результатов обработки заданию.

Проверка адекватности значения Rer как критерия степени осаждения частиц золы при обтекании препятствия

При обтекании элементов сетчатых тканых материалов линии тока имеют малые радиусы кривизны, а размеры частиц и препятствий сопоставимы. Для проверки адекватности Re, в таких условиях выполнены численные исследования модели обтекания длинного кругового цилиндра в диапазоне диаметров Dob = (1... 12,5)-10'4 м. Получено хорошее согласование основных параметров обтекания с данными классических натурных исследований по Альбому течений жидкости и газа (М. Ван-Дайк, 1986 г.) — рис.3. Различие опытных и расчетных значений относительного расстояния до центров вихрей, по М. Ван-Дайку — важной характеристики потока до режимов обтекания с Re^ ~ 40, не превосходит 5%. По результатам исследований получена схема обтекания препятствий диаметром менее ! ,25-10"3 м. На рис. 4 показаны размеры криволинейного потока при обтекании препятствия с Dob = 500 мкм в режиме с Кв0ь = 26. Установлено, что расстояние R до

поворота линий тока отмеряется не от центра препятствия, а от полюсов, положение которых во всех исследованных режимах стабильно.

1 2 х/о,

Рис.3. Обтекание круглого цилиндра в натурных испытаниях по М. Ван-Дайку, фото

№ 42, 8ас1а1о5Ы Тапеёа, 1956, (а) и в численном эксперименте (б): Р - центр сопротивления; 1, 2 -модели препятствия диаметром 0,5 дюйма и 500 мкм; 3, 4 - зоны рециркуляции; 5 - границы зоны 3-х кратной адаптации расчетной области в численном эксперименте Линии тока, на которых находятся полюса, приняты за базовые, а радиусы их изгиба (Д]6 на рис. 4) - за максимальные (/?тах), учитываемые при инерционном захвате частиц. Поток рассмотрен в виде совокупности 16 линий тока. Значения их расчетных радиусов кривизны в точках поворота КГК\6 представлены на рис. 4. Центральная линия с радиусом Я, = 5-10'6 м принята за огибающую препятствие, которая, по Чжену П.К. (1970 г.), понимается «не в математическом смысле, а в смысле предельного положения, к которому стремится линия тока». Степень инерционной сепарации определяется по энергетической характеристике двухфазных вращающихся потоков Кег где Эр, рр - диаметр, м, и плотность,

кг/м3, частиц. Ее сопоставление с числом Стокса:

Р Я г3

Яе,. = 725гк^ р . (14)

Рс ГР Д™*

Оценены границы применимости критических значений чисел Яег и 81к,,. для течений с малым радиусом кривизны. Проведено сравнение расчетных данных для частиц диаметром 0,5...500 мкм при обтекании потоком плотностью рс=1,225 кг/м3, вязкостью г)=17,894-10"6 Па-с, препятствий радиусом 100... 1250 мкм со скоростью

(невозмущенного потока) и0 = 0,03...30 м/с (значение Ие^ изменялось от 0,205...205 до 2,567.. .2567). Числа и Яег изменяются в указанных интервалах размеров частиц при одном значении скорости соответственно на 6 и 12 порядков, а для частиц одного размера в указанных интервалах скорости - на 3 порядка. Заметнее и отклик числа ла изменение размеров препятствий. Так, при изменении размера препятствия от 100 до 1250 мкм значение числа Э1к изменяется на один порядок, а числа - на 3. В таблице (таблица 2) приведено сравнение чисел и Яег для частиц диаметром 5... 100 мкм при обтекании препятствий диаметром 200 мкм и 2,5 мм.

У, м

-0,0001

x, м -0,0004 -0,0002 о

Рис. 4. Характеристики потока на повороте перед препятствием с Я0ь=250-10"6 м при Яео4=26 (невозмущенный поток движется слева направо). На линиях тока указаны значения функций тока (кг/с), на изотахах - скорости потока (м/с)

Таблица 2

Значения чисел Э1к и Ко, при обтекании препятствий диаметром 200 мкм и 2,5 мм

Л^Ю^м

ЯеоА = 0,205 («0= 0,03 м/с)

гп-10"6, м 2,5 5 25 50

0,046571 0,186282 4,66 18,62822

1<ег 0,918773 14,70036 9187,727 147003,6

ЯеоЬ= 2,05 (ио= 0,3 м/с)

вгк 0,465705 1,862822 46,57055 186,2822

К.е, 9,187727 147,0036 91877,27 1470036

КоЬ=-1,25-10"

Ке„А= 2,567 (и„ = 0,03 м/с)

г „Л О"6, м 2,5 5 25 50

0,003726 0,014903 0,372564 1,490257

Ке, 4,70-10*4 7,53-10~3 4,70 75,3

Также показано, что при вязком обтекании (Rc„/,<1) известное опытное значение числа Stkfr= 4,3 соответствует эффективности фильтрации, если Л„6> 10"4 м. При режимах же Re„4> 1 диаметры проскока, определенные по критическим значениям числа StkCT = 4,3...0,125, уже не соответствуют известным сведениям из практики фильтрации. Это обстоятельство также отмечалось С. Калвертом и Г.М. Инглундом (1988 г.).

По результатам численных исследований для различных режимов обтекания получены количественные соотношения между Rer и Stk:

R^P./PcX^/tfjVstk, (15)

■Н4Л6/Лп,„,.)\ (16)

где Rmm r = R,ra JR„i, - относительный радиус кривизны базовой линии тока.

Для препятствий с Rob > 510"4м Rmmr = 4,402 - 2,48-10'3 Re„s, а в диапазоне размеров 10"4 < Rob < 2,5-10"4 м можно для практических расчетов принять /?,гах, постоянным и в среднем равным 1,6... 1,7. При обтекании с 1 < Re„ft < 102 значение J для препятствий с Rob< 2,5-10"4 м на порядок больше, чем с Rob> 5-10~4 м. Кроме того, J зависит от Rob в 3-ей степени. Поэтому показатель эффективности сепарации частиц в форме Rer становится более чувствительным, чем Stk, к изменению Rob и /?1Пах.

Помимо этого, Re, отличается от числа Стокса наличием соотношения Р,, [г,,/ ) ,

благодаря чему более полно учитывается изменение Jp и корректнее описываются течения с малым радиусом кривизны.

Полученные в исследованиях зависимости Rer = /(Stk) позволяют сопоставлять актуальные и критические значения Rer соответствующих фракций в расчетах осаждения частиц золы из потока при обтекании препятствий с Rub < КГ3 м. Так, для фракции со средним радиусом частиц rp= 10"5 м плотностью рр = 2450 кг/м3 в потоке воздуха плотностью pG = 1,225 кг/м3 при обтекании препятствия радиусом /?„,, = I О'4 м в режиме с Re„j = 2 по выражениям (15) или (16) значение Rer = 2925. При этом критическое число RerCT соответствующее значению в выражении (16) Stk<T 4,3, будет равно 1375. Это показывает, что заданные условия соответствуют инерционному осаждению частиц. Представленный метод позволяет давать объективную оценку эффективности на стадии конструирования, например, при создании систем очистки с жалюзийными и сетчатыми элементами из современных материалов, в среднесрочной перспективе развития в РФ генерации по чистым угольным технологиям.

Оценка поверхностного межмолекулярного взаимодействия частицы золы и препятствия при зацеплении (касании).

Основным фактором, определяющим осаждение частиц золы при прохождении потоком дымового газа жалюзийных или сетчатых аппаратов, считают контакт с элементом сепаратора - препятствием. Однако оно удержит частицу только при условии, когда энергия и силы взаимодействия их поверхностных молекул будут выше кинетической энергии потока и сил, удаляющих частицу от препятствия. Для сравнения указанных энергетических характеристик использовано точное решение задачи о нулевых колебаниях гармонических осцилляторов. Из условия X = ±1 (7, 8):

^ = аУсПг1а,

тес

(17)

отсюда определяется равновесное расстояние г, соответствующее равенству действий аулу и атес. Возможность удержания частиц на препятствии зависит от их размеров. Расчеты показали, что действие межмолекулярных сил существенно при осаждении частиц размером до ~5мкм. Более крупные частицы не удержатся после касания на препятствии и за счет каких-либо других сил, которые могли бы действовать в обычных условиях. Поэтому улов и последующее удержание на препятствии частиц золы крупнее 5 мкм может происходить за счет ситового эффекта (отсева). Захват касанием может служить основным фильтрующим фактором для частиц размером менее 5 мкм, что должно учитываться, в частности, при проектировании и эксплуатации систем очистки выбросов соответствующих генерирующих объектов.

Расчеты высоты начального подъема струи над дымовой трубой ТЭС

Методами СББ изучалось распространение в атмосфере неизотермического многокомпонентного потока. Определялись высота подъема, изменение температуры, концентраций компонентов выброса и вертикальной составляющей скорости струи после выхода из источника. В численном эксперименте был принят типичный состав дымовых газов: С02 - 12% мае., 02 - 4% мае., Н20 - 8% мае., N2 - 76% мае. Скорость потока и'о (фактор лг2) на выходе трубы изменялась в пределах от 1 до 10 м/с, скорость ветра ит (фактор хз) — от 2 до 5 м/с. Температура окружающего воздуха и потока на выходе трубы в расчетах не изменялись. Задача решалась в 2с/- и Зс?- постановке (модели - длинномерный щелевой источник с шириной щели 2м и труба с выходным диаметром 2м). Модели построены в натуральную величину, что позволило использовать результаты без масштабирования. Размеры расчетной области: высота А = 800 м, длина В = 1000 м; высота источника Н (фактор .Х1) до 180 м.

Для сокращения объема вычислений использованы методы планирования эксперимента. Проведены 2 серии полных двухфакторных экспериментов по факторам х2, X} при неизменном значении Х1 внутри каждой серии. Независимые факторы приведены к безразмерному виду по характерному размеру устья трубы О = 2 м, и характерной скорости ветра, близкой к штилю, иса/т = 1 м/с.По результатам исследований проведена проверка воспроизводимости опытов и определены погрешности полученных соотношений. С учетом значимости коэффициентов регрессии искомая функция для определения высоты подъема струи над источником принимает вид:

где //, н'0г, итг — безразмерные значения высоты выброса струи, скорости ее выхода и скорости ветра.

Выполнена проверка адекватности уравнения регрессии. С учетом (18) выражение для расчета объема пространства V, на чистоту которого непосредственно влияет исследуемый выброс, имеет вид:

Ш= ы0г (1,239 - 0,147 и„") - 0,514,

(18)

Г = ШкН

2

+ ч 0>239 -0,147 514]]

(19)

Выражение (19) с поправкой на температуру (р-роУ(Рз7Э-Р29з) дополняет классическую ориентировочную зависимость М.Е. Берлянда (1975).

а * о—-а» г ШНШВНШМН. Рис. 5. Распространение выброса с начальной скоростью 10 м/с из круглой трубы: а -расчетная область, б - поверхности изотах. 1, 2, 3 — поверхности с >^=10 м/с, 5 м/с, 1 ___ м/с; 4 - контурные линии (линии тока) струи, 5 - труба

Рис. 6. Поверхности изоконцентраций: а - С02, 1 - 0,8% мае., 2 -0,2% мае., 3 — 0,03% мае.; б - Н20, 1 - 1,8% мае., 2 -0,64% мае., 3 - 0,24% мае. На рис. 7 приведено сравнение полученных результатов расчетов концентраций С02 вдоль оси факела выброса на различную высоту Н над подстилающей поверхностью с расчетами, выполненными по ОНД-86. В целом характер изменения зависимости концентрации от высоты выброса совпадает, однако для высоких труб

Схемы расчетов и диапазоны величин, соответствующие стабильности и физической непротиворечивости результатов, отработанные на 2А- модели, использованы для экономии машинного времени в Зс1- расчетах. Расчетная область представлена на рис. 5а. Примеры течения при скорости выхода потока из грубы 10 м/с и скорости ветра 3 и 5 м/с показаны на рис. 56, рис. 6. Результаты расчетов распространения выброса из источника круглого сечения (рис. 56) показали соответствие течениям, наблюдаемым на опыте. Так, в поперечном сечении профиль струи подковообразный, что, как известно, соответствует профилям обдуваемых струй в реальности. На расстоянии 7-8 диаметров устья концентрации Н20 и С02 снижаются в 12,5... 15 раз (рис. 6). При достижении поверхности факел из источника выброса высотой 80 м разбавляется приблизительно в 12000 раз.

зависимости, приведенные в ОНД, дают большее разбавление, чем расчеты непосредственно по уравнениям турбулентной диффузии. Корректирующие зависимости приведены в поле рис. 7. Таким образом, результаты численного моделирования атмосферной диффузии при опасной скорости ветра согласуются с данными расчетов по ОНД-86.

с „ = 0,00 R2 = O 07Н- 95Ô2

N.

-А с „ = 0,00 R-' " С 34Н-'™* 976-- 1 / i * ¡1

10 20 30 40 50 60 70 80

Н, М

Рис. 7. Зависимость концентраций С02 вдоль оси факела выбросов от высоты выброса Н\ 1 — по ОНД-86, 2 - по результатам численных исследований Полученные выражения использованы при составлении методики расчета комплексных показателей цсомр энергоэкологической оценки выбросов теплоэнергетических источников с токсичными и обладающими парниковым воздействием компонентами:

EER • V\ £ПДК, + • GWPM

M

X 0-w

2X+ZQ

.7=1

GWP

,AÀU ' ,100

s

CJbj

(20)

где Y ВС, ■ GWPnnn - сумма фоновых концентраций 5„ мг/м3, выбрасываемых

;=i

парниковых газов, в пересчете на мгС02-экв; GfVPn00 - потенциалы глобального потепления; Сши, мг/м3 - предельно допустимые по углеродным квотам концентрации выбрасываемых парниковых газов; индексы i, j относятся соответственно к парниковым и токсичным газам.

Для определения в конкретных условиях скорости потока, его температуры и концентраций компонентов на выходе из трубы составлена программа для ЭВМ «Критериальные оценки соответствия: расчеты теплового и аэродинамического режима дымовых труб ТЭС CATRC ТРР» (Зиганшин М.Г., Зиганшин A.M. Дата гос регистрации 26.03.2014, № гос. регистрации RU 2014613435, правообладатель Зиганшин М.Г.) Выполняются расчеты дымовых труб ТЭС следующих типов конструкций: одно-, двух- и трехслойные, трех- и четырехслойные с воздушным зазором.

В четвёртой главе приведены результаты исследований режимов работы аппаратов с фонтанирующим полидисперсным материалом, используемых при комплексной обработке выбросов помещений КРУЭ ТЭС с галогенсодержащими

загрязнителями глобального действия. Результаты теоретических исследований и расчетов потери устойчивости фонтанирующего слоя с использованием точного решения задачи о дисперсионных взаимодействиях верифицированы посредством сопоставления с признанными в этой области классическими работами П.Г. Романкова и Н!Б. Рашковской, М.И. Рабиновича, Мазура и Гишлера (K.B. Mathur, P.E. Gishler). Создан контактный аппарат фонтанирующего слоя для хемосорбционной ступени обработки выбросов помещений КРУЭ ТЭС, и опробована его работа. Исследование режимов фонтанирования полидисперсных материалов По результатам натурных испытаний получено выражение для определения скорости начала фонтанирования \\>ь.

-l)'',N/2g^0(pp-p0)/pG/(Z)1-640'37). (21)

где Ф, Д=[(5 - Dpy(Dp)]2, к - поправки на форму, размер частиц и конструктивные особенности аппарата; Dp, 5 - испытанный и расчетный диаметры частиц, м; D, с/0 — диаметры верхнего и нижнего основания слоя зернистого материала, м; d\ - диаметр сопла, м; рр, ра — плотность частиц и газа, кг/м3; Н0— высота слоя, м.

Выполнена проверка сходимости соотношений, полученных теоретически, с собственными и классическими, по (21), экспериментальными данными по определению потери устойчивости слоя. Использование предложенного лимитирующего размера частиц Dy„„ вместо медианного Dm улучшает сходимость с опытом на 50%, чем подтверждается согласованность выполненных теоретических и экспериментальных исследований с классическими.

Результаты опытных исследований горелочных устройств Предложены газогорелочные устройства, устойчиво работающие в широком диапазоне подачи воздуха за пределами естественной стабилизации фронта горения (от достехиометрических соотношений до а~3,0). Они обеспечивают надлежащую корректировку подачи топлива и экономичность его расхода при термической обработке выбросов, содержащих HMJIOC и др. органические соединения. Проведены стендовые исследования 3 типов горелочных устройств, 2 из которых защищены авторским свидетельством (Давыдов А.П., Зиганшин М.Г., 1988) и патентом (Зиганшин М.Г., Белов A.B., Александров Ю.Б, 2003). Определены режимы надежной работы горелок с пониженным расходом топлива, что актуально с точки зрения снижения выброса СОг как парникового газа. Они целесообразны при сжигании газа в парогазовых циклах, а также в парогенераторах ТЭС с непрерывным поддержанием определенной концентрации кислорода и/или химического недожога в продуктах сгорания.

Опытное изучение фильтрации выбросов с дисперсными загрязнителями в пористом слое сетчатого тканого материала. Полуэмпирическая модель Модель фильтрации частиц золы на сетчатом материале базируется на результатах математически точного решения задачи о нулевых колебаниях и численных исследованиях по обтеканию препятствий. Процесс условно разделен на 2 этапа - первичное формирование автослоя (до перекрытия ячеек), и его дальнейшее нарастание до останова системы на регенерацию. На каждом из этапов масса пыли dm, кг, удаляющаяся из потока с постоянным расходом W, м3/с, за время dt, с, при концентрациях до и после фильтра Q, Се, кг/м3, определена как

dm = W(Cb - Се) dr = W АС ch. (22)

Согласно с установленным ранее, преимущественным эффектом осаждения частиц размером более 5 мкм в пористом сетчатом слое является ситовой. В связи с этим стохастический характер процесса осаждения частиц золы на препятствии представляется в модели через совокупность сочетаний среднестатистических размеров частиц и ячеек сетки: медианный диаметр частиц Dm, среднеквадратичное отклонение а дисперсного состава золы от Dm и средний эквивалентный диаметр ячеек сетки. Окончательное выражение для расчета продолжительности периода между регенерациями т2:

+ + V (23)

где ра - насыпная плотность осевшего слоя золы в конечном состоянии; Fit"' = fttTУ'ftot ~ площадь запыления м2, приходящаяся на 1 м2 общей

площади ft0, сеточного каркаса, за период образования автослоя ть с.

Полученными выражениями определяются характеристики, необходимые для рационального конструирования и эксплуатации фильтрационных очистных систем-степень осаждения взвеси и продолжительность периода между регенерациями. В настоящее время такие расчеты в методиках проектирования и контроля систем фильтрации отсутствуют. По результатам исследований предложена конструкция циклонного фильтра, защищенная патентом (Зиганшин М.Г., Зиганшин A.M., Алещенко И.С., Павлов JI.B., 2009), используемая при комплексной обработке зыбросов помещений КРУЭ ТЭС.

В пятой главе рассматриваются результаты испытаний в производственных условиях и опыта эксплуатации устройств и систем обработки выбросов.

Утилизация углеводородных отдувок на Нижнекамской ТЭЦ На Нижнекамской ТЭЦ-1 группой сотрудников ВЦНИИОТ (г. Казань) под руководством соискателя по заданию ВНИИОТ ВЦСПС была проведена поисковая НИР по возможности использования углеводородных отдувок ряда производств Нижнекамского нефтехимического комбината (ННХ, 1979 г.). К испытаниям силами сотрудников ТЭЦ-1 был подготовлен котлоагрегат ТГМ-96 паропроизводительностью 480 т/ч. Состав получаемых отдувок принимали по данным лабораторий ННХ. По штатным приборам котлоагрегата фиксировались расходы мазута и отдувок, температура топки на ряде отметок, температура уходящих газов, концентрация кислорода на выходе из топки и в уходящих газах и др. Исследовательская группа выполняла экспресс-анализ содержания в дымовых газах оксидов азота NOx, серы SO2 и углерода СО, а также выборочные контрольные анализы концентрации кислорода. Определено максимальное количество отдувок, использование которых не влияет на работу котлоагрегата. Результаты исследования были распространены в качестве рекомендаций ВЦСПС по предприятиям соответствующего профиля. В настоящее время они могут быть использованы при определении возможности утилизации нестандартного топлива в котлоагрегатах ТЭС.

Обработка выбросов с HMJJOC Предложена методика расчета характеристик процесса термообработки зыбросов с содержанием HMJIOC ниже пределов воспламенения; определены условия и режимы, в которых термообработка энергетически эффективна. Обеспечивается полнота термоокисления альдегидов, спиртов и др. органических соединений. Экономический эффект по энергосбережению в расчете на одну

установку составил 9 млн. руб. (в ценах 2011 г.). Методика термообработки принята к внедрению ОАО «Генерирующая компания» с целью снижения выброса НМЛОС при сжигании топлива в парогазовом цикле; срок окупаемости мероприятий по внедрению за счет снижения платы за выбросы составил 42 м-ца.

Комплексная обработка выбросов с галогенсодержащими загрязнителями Создана система комплексной обработки, изготовлена опытно-промы'шленная установка и проведены ее опытные испытания. Анализ твердой фазы из циклонно-фильтрующего узла показал содержание галогенидов двух- и трехвалентного железа в кристаллогидратном состоянии до 20%, жидкой фазы из конденсатора - ионов галогенов более 30%, ионов водорода около 10% при незначительном содержании (0... 0,4%) углерода. Определены температурные пределы, соответствующие степени очистки по галогенсодержащему веществу не ниже 98%. Соответствие системы комплексной обработки современным требованиям отмечено в Государственном докладе «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2007 г.». Соответствующее требованиям механизма гибкости РКИК ООН доказательство дополнительности для теплоэнергетического сектора России системы обработки выбросов помещений КРУЭ ТЭС с гексафторидом серы позволило ОАО «Генерирующая компания» начать организацию работ по ПСО с экономическим эффектом 32 млн руб.

Использование полученных результатов в проектировании и учебной работе Использование результатов ряда исследований в производственных условиях на действующих объектах позволили ввести их в пособие по проектированию аппаратов пылегазоочистки (1998 г.), получившее известность в РФ, на Украине, в Респ. Беларусь, Болгарии. В этом году готовится к выпуску 2-ое издание. Распространенность пособия позволяет говорить о постоянном использовании результатов исследований в реальном проектировании. Документально подтверждено использование проектными организациями Временной методики комплексной оценки загрязнения атмосферы выбросами парниковых газов, составленной на основании рекомендации в Государственном докладе «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Татарстан в 2007 г.» практического применения результатов исследований автора. В разделе приведены примеры использования методики при проектировании объектов ООО «ТАТМАЗСЕРВИС» в г. Казань, при выборе варианта теплоснабжения логистического объекта ОАО «Закамье» в г. Н. Челны, РТ.

В разделе также отмечено стабильное функционирование в течение более 20 лет трехсеместрового учебного курса «Процессы и аппараты газоочистки» (лекции, лабораторно-практический цикл, курсовой проект, ВКР) для обучающихся, специализирующихся по кафедрам теплоэнергетики и теплогазоснабжения КГАСУ (г. Казань). В последние годы по данному курсу проводится обучение в бакалавриате, магистратуре и аспирантуре.

Основные выводы

Исследования, выполненные с привлечением численного эксперимента и приложением элементов квантовой механики к решению технических задач, позволили создать систему комплексных критериальных оценок соответствия золоулавливающих и газоочистных агрегатов тепловых электростанций актуальным требованиям энергосбережения и улучшения характеристик по загрязнителям глобального действия, обеспечивающую научные основы выбора направлений

совершенствования технологий очистной обработки выбросов ТЭС. На основании выполненных -автором исследований разработаны новые теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение. Среди них наиболее существенны следующие:

• разработаны научные основы комплексной оценки энергетической эффективности и экологического совершенства систем очистки пылегазовых выбросов, образующихся в едином технологическом цикле производства тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях;

• разработаны безразмерные числовые характеристики для количественной оценки совершенства систем и процессов очистки пылегазовых выбросов ТЭС;

• получили развитие на базе методов СПЭ и современных программных продуктов научные основы комплексной критериальной оценки интенсивности загрязнения окружающего атмосферного воздуха выбросами высоких неизотермических источников — дымовых труб ТЭС, с учетом загрязнителей глобального действия;

• разработаны научные основы конструирования и оценки эффективности узлов обработки выбросов ТЭС с обезвреживанием загрязнителей глобального действия - соединений галогенов и проведена опытная верификация теоретических результатов на стендовых образцах ступеней хемосорбционной, конденсационной, циклонно-фильтрационной и термоокислительной обработки выбросов помещений КРУЭ с гексафторидом серы; при этом:

-по циклонно-фильтрационной ступени отработаны схемы численных экспериментов обтекания препятствий размером менее 10"3 м с использованием программных комплексов СИЗ; разработан метод теоретического расчета энергоэффективных характеристик инерционного осаждения взвеси с учетом взаимодействия поверхностных элементов частицы золы и элементов пористого слоя на базе точного (не приближенного) решения задачи о гармонических осцилляторах; разработана полуэмпирическая модель фильтрации потоков в системе комплексного обезвреживания выбросов помещений КРУЭ ТЭС;

-по хемосорбционной ступени выполнено теоретическое обоснование расчета режимных характеристик фонтанирования полидисперсного адсорбента на базе точного (не приближенного) решения задачи о гармонических осцилляторах; проведена опытная проверка режимных характеристик процесса деструкции исходного галогенсодержащего вещества — загрязнителя глобального действия, из продуктов сгорания соответствующих сортов углей или/и из состава выбросов помещений КРУЭ ТЭС;

-по узлам конденсации и термообработки - развитие методов определения энергетически эффективных режимных характеристик, обеспечивающих максимальную конденсацию паров галогенсодержащих веществ после ступени хемосорбции с предотвращением попадания попадания в пламенную зону ступени термообработки загрязнителей глобального действия, содержащихся в выбросах помещений КРУЭ ТЭС; — результаты исследований рекомендованы к практическому применению Государственными докладами «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Татарстан в 2007 г.» и «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2007 г.», приняты к внедрению ОАО «Генерирующая компания», используются в проектировании и учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

Зиганшин, М.Г. Теоретические основы пылегазоочистки: - Казань: Изд. КГАСУ,

2005. -'262 с.

Зиганшин, М.Г. Системы очистки выбросов ТЭС: ч. 1: Монография. — Казань: Изд.

КГЭУ, 2013. - 252 с.

Зиганшин, М.Г. Системы очистки выбросов ТЭС: ч.2: Монография. - Казань: Изд.

КГЭУ, 2013.-212 с.

В изданиях из перечня ВАК Минобрнауки России

1. Еремкин, А.И. Совершенствование оценки санитарно-гигиенической и энергоэкологической эффективности систем очистки// Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета/ А.И. Еремкин, М.Г. Зиганшин. - 2007. - № 2(8). - С. 117-121.

2. Еремкин, А.И. Эффективная высота неизотермического выброса при поперечном обдувании источника // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева / А.И. Еремкин, М. Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин. - 2008 - №1(49). - С. 53-56.

3. Дмитриев, A.B. Взаимодействия при касании препятствия взвешенной в потоке частицей// Проблемы энергетики/ A.B. Дмитриев, М. Г.Зиганшин. - 2008 - №3-4. -С. 58-63.

4. Зиганшин, М. Г. Эффективность очистки газовых выбросов парогенераторов ТЭС в аппаратах вихревого типа. // Промышленная энергетика/ М. Г. Зиганшин, П.В. Ежов, A.B. Дмитриев. - 2008. - №9. - С. 49-54

5. Еремкин, А.И. Комплексная оценка санитарно - гигиенической, экологической и технической эффективности систем очистки производственных выбросов // Казанский медицинский журнал/ А.И. Еремкин, A.B. Иванов, М. Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин. - 2008. - т. 89, №4. - С. 529-533.

6. Зиганшин, М.Г. Анализ упрощений в задачах межмолекулярного взаимодействия газа и поверхности// Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета/ М.Г. Зиганшин. - 2008. - № 2(10). - С. 96-99.

7. Дмитриев, A.B. Сравнительные характеристики эффективности конструкций сепараторов дисперсных потоков// Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета/ A.B. Дмитриев, М.Г. Зиганшин. — 2008. -№2(10).-С. 100-103.

8. Зиганшин, М. Г. Аппараты и режимы комплексной обработки выбросов с галогенсодержащими загрязнителями//Химическое и нефтегазовое машиностроение / М. Г. Зиганшин, А.М.Зиганшин, A.B. Дмитриев. - 2009. — № 4. -С. 34-37

9. Ziganshin M.G., Ziganshin A.M., Dmitriev A.V. Complex machining conditioning and devices for emissions with halogen-containing pollutant, Chemical and Petroleum Engineering, 4, 34 (2009)

Ю.Зиганшин, М.Г. Очистка воды от жидких взвешенных частиц в вихревых

сепараторах// Экология и промышленность России / М.Г. Зиганшин, Д.Д.Латыпов, Д.В.Алексеев. - 2008 - декабрь. - С. 12-15

11.Зиганшин, М.Г. Расчет эффективности сепарации потоков эмульсий в аппаратах вихревого типа // Промышленная энергетика /М.Г.Зиганшин, А.В.Дмитриев. — 2009-№3,-С. 51-56

12.Еремкин, А.И. Степень инерционного осаждения взвешенных частиц в циклонных и вихревых.сепараторах. Безразмерные параметры эффективности сепарации взвешенных частиц // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета /А.И. Еремкин, М. Г. Зиганшин. — 2009 -№2(14).-С. 64-71

13.Зиганшин, М.Г. Полуэмпирическая модель образования автослоя на тканых фильтрационных материалах. Часть 1. Исследование взаимодействия взвешенных частиц и препятствия в потоке // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета/ М.Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин. - 2009 -№ 1(11)-С. 181 - 185.

14. Зиганшин, М.Г. Полуэмпирическая модель образования автослоя на тканых фильтрационных материалах. Часть 2. Опытное исследование фильтрации // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета /М.Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин.-2009-№ 1(11)-С. 186 - 190.

15. Дмитриев, A.B. Повышение эффективности обработки галогенсодержащих производственных выбросов // Химическая промышленность сегодня / A.B. Дмитриев, A.M. Зиганшин, М.Г. Зиганшин. - 2009 - № 6.- С. 21-27

16. Еремкин, А.И. Степень инерционного осаждения взвешенных частиц в циклонных и вихревых сепараторах. Верификация параметров эффективности // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета / А.И. Еремкин, М.Г. Зиганшин. - 2009. - №3(15). - С. 137-145

17.Гафиятов, И.З. Показатели экологической и энергоэкономической эффективности источников теплоснабжения зданий при наличии парниковых газов // Проблемы современной экономики / И.З. Гафиятов, A.B. Дмитриев, М.Г. Зиганшин. — 2009 — № 2(30). С. 330-333

18. Зиганшин, М.Г. Режимные параметры аппаратов с фонтанирующим слоем полидисперсного материала. Часть 1. Расчетные параметры потери устойчивости полидисперсной системы // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета / М.Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин, A.B. Дмитриев. — 2009-№2(12).-С. 179-183.

19. Зиганшин, М.Г. Режимные параметры аппаратов с фонтанирующим слоем полидисперсного материала. Часть 2. Определение параметров фонтанирования полидисперсного материала // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета / М.Г. Зиганшин, А.М. Зиганшин, A.B. Дмитриев.-2009-№2(12).-С. 184-189.

.13. Еремкин, А.И. Трансформация параметров многокомпонентного

неизотермического выброса в атмосфере// Региональная архитектура и строительство/ А.И. Еремкин, A.M. Зиганшин, М.Г. Зиганшин. — 2009 —№2(7). — С. 74-78.

2¡.Еремкин, А.И. Безразмерный параметр инерционного захвата при фильтрации// Региональная архитектура и строительство/ А.И. Еремкин, A.M. Зиганшин, М.Г. Зиганшин. - 2009 -№2(7). - С. 79-83.

22. Зиганшин, М.Г. Расчетные параметры осаждения взвеси в аппаратах с

вращательным движением мультифазных потоков. Часть 1. Современные методы моделирования// Известия Казанского государственного архитектурно-

строительного университета / М.Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин, P.M. Гильфанов. -2010-№1(13). _с. 186-193.

23. Зиганшин, М.Г. Расчетные параметры осаждения взвеси в аппаратах с вращательным движением мультифазных потоков. Часть 2. Критерии эффективности циклонной сепарации // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета / М.Г. Зиганшин, A.M. Зиганшин, P.M. Гильфанов. - 2010 -№2( 14). — С. 161-167.

24.Зиганшин, М.Г. Расчеты показателей риска инвестиций в теплоисточники с выбросом парниковых газов//Региональная архитектура и строительство/ М.Г. Зиганшин. - 2010 -№2(9). - С. 101-107.

25.Чичирова, Н.Д. Фонтанирующий слой в гетерогенных процессах современных технологий топливного цикла ТЭС: Часть 1. Десульфуризация и газификация твердого топлива// Труды Академэнерго /Н.Д. Чичирова, М.Г. Зиганшин. — 2013. — №2. — С.41-50.

26. Чичирова, Н.Д. Фонтанирующий слой в гетерогенных процессах современных технологий топливного цикла ТЭС: Часть 2. Сжигание твердого топлива. Обработка выбросов низких источников // Труды Академэнерго /Н.Д. Чичирова, М.Г. Зиганшин. - 2013. - №2. - С.51-64.

27. Зиганшин, М.Г. Расчеты параметров устройств с фонтанирующим полидисперсным материалом для систем топливоподготовки ТЭС//Известия ВУЗов. Проблемы энергетики/ М.Г. Зиганшин. - 2013. - №1-2. - С. 39-47.

28.Чичирова, Н.Д. Оценки эффективности теплоэнергетических объектов: Часть 1. Энергетические и экологические показатели с учетом выброса токсичных ингредиентов и С02//Надежность и безопасность энергетики/ Н.Д. Чичирова, М.Г. Зиганшин. - 2013. - № 2 (21). - С. 46-49.

29.Миргалиева, О.С. Моделирование фильтрации двухфазного аэрозоля с золой энергетических углей и способы учета электростатических сил//Известия КГАСУ/О.С. Миргалиева, М.Г. Зиганшин. - 2013. - №3(25). - С. 73-79

ЗО.Чичирова, Н.Д. Оценки эффективности теплоэнергетических объектов: Часть 2. Показатели эффективности при выбросе нескольких видов парниковых газов //Надежность и безопасность энергетики/Н.Д. Чичирова, М.Г. Зиганшин. - 2013. -№4(23).-С. 39-43.

31.Чичирова, Н.Д. Принципы численного моделирования вихревых аппаратов для очистки дымовых газов ТЭС на твердом топливе //Энергосбережение и водоподготовка/Н.Д. Чичирова, М. Г. Зиганшин. - 2013. - №6(86). - С. 49-53. Патенты и авторские свидетельства

32-А.с. № 823759 (СССР). Способ слоевого сжигания жидких и газообразных отходов и устройство для его осуществления. Мусаев, A.M., Зиганшин, М.Г., Алиев, Ф.Ш., Гасимов, Р.Ф., 1980. Заявл. 18.07.79, заявка 2799565/29-33. Опубл. 23.04.81, Бюллетень № 15. 3 с.

33.А.с. 1395899 (СССР). Способ термического обезвреживания выбросов, содержащих хлорорганические компоненты. Зиганшин М.Г., Алещенко И.С., Павлов Л.В., 1988. Заявл.09.10.86, заявка 4141388/29-33. Опубл. 15.05.88, Бюллетень № 18. 4 с.

34.А.С. № 1416801(СССР). Горелочное устройство. Давыдов А.П., Зиганшин М.Г., 1988. Заявл.02.12.86, заявка 4187323/24-06. Опубл. 15.08.88, Бюллетень № 30. 3 с.

t

\

35. A.c. №1666201(CCCP). Распылитель жидкости. Зиганшин, М.Г., Колесник, A.A., Гимадеев, P.A., 1991. Заявл.27.06.89, заявка 4710877/05. Опубл. 30.07.91, Бюллетень № 28. 2 с. ?6.Патент РФ на изобретение № 2216689. Горелочное устройство. Зиганшин, М.Г., Белов, A.B., Александров, Ю.Б., 2003. Заявл.29.07.2002, заявка 2002120392/06. Опубл. 20.11.2003, Бюллетень № 32. 3 с. 37. Патент РФ на изобретение №2361678, Циклон-фильтр. Зиганшин, М.Г„ Алещенко И.С., Павлов Л.В., Зиганшин A.M., 2009. Заявл. 14.03.2009, заявка 2008110843/15. Опубл. 20.07.2009, Бюллетень № 20. 8 с.

Подписано к печати Гарнитура «Times»

Лиц. № 00743 от 28.08.2000г. 14.05.2014

Формат 60x80/16 Бумага офсетная

ираж 100 экз.

Вид печати РОМ Усл. -печ. л. 2.0 Заказ № 4770

Типография КГЭУ 420066 Казань, Красносельская, 51

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный энергетический университет»

На правах рукописи

Зиганшин Малик Гарифович

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНЫХ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ОЦЕНОК ЭФФЕКТИВНОСТИ И СПОСОБОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЫЛЕГАЗООЧИСТНЫХ АГРЕГАТОВ ТЭС

Специальность 05.14.14 Тепловые электрические станции, их энергетические системы и

агрегаты

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант доктор хим. наук, проф. Чичирова Н.Д.

Казань - 2014

I г

! t

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................6

1 Сравнительный анализ соответствия современным нормативам теоретической базы оценок способов снижения влияния работы тепловых электростанций на окружающую атмосферу....................................................22

1.1 Установление системных взаимосвязей и приоритетов в исследованиях пронессов обработки выбросов генерирующих предприятий с позиции обеспечении современных нормативов.............................................................................................................22

1.1.1 Характерные для единого технологического цикла производства тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях параметры газовых выбросов и общая оценка процессов их очистной обработки.................................................................................22

1.1.2 Сравнительная оценка количества и состава вентиляционных выбросов по котельному и турбинному залам, бункерному и зольному помещениям главного здания ТЭС, помещениям РУ, КРУЭ, в соответствии с современной нормативной базой по ТЭС 34

1.1.3 Инфографическое моделирование структурных взаимосвязей способов снижения влияния работы тепловых электростанций на окружающую среду.......................................41

1.1.4 Теоретическая база методов классификации загрязнителей и выбросов, характерных для единого производственного цикла тепловых электростанций..................49

1.1.5 Общая характеристика принципов газоочистки и пылезолоосаждения.................54

1.2 Теоретическая база методов определения предельно допустимого выброса (ПДВ) производственных объектов ТЭС..................................................................................61

1.2.1 Методы определения нормативов загрязнения атмосферного воздуха компонентами производственных выбросов ТЭС в России, ЕС и США...............................64

1.2.2 Методы определения ПДВ источников выброса дымовых газов и других источников производственных выбросов ТЭС.........................................................................69

1.3 Теоретическая база существующих методов проектирования основных типов устройств очистки выбросов ТЭС..............................................................................................73

1.3.1 Выбор исходных параметров для проектирования. Упрощения характеристик выбросов, приемлемые для продуктов сгорания газообразного и тведого топлива на ТЭС 73

1.3.2 Определение эффективности золоулавливающих и газоочистных аппаратов.......78

1.3.3 Анализ существующих методов расчетов инерционных золоуловителей..............84

1.3.4 Осаждение частиц золы на решетках и др. неподвижных препятствиях................97

1.3.5 Анализ применимости конденсационных, сорбционных и термических методов к дегалогенизационной очистной обработке газовоздушных потоков производственных помещений с КРУЭ....................................................................................................................106

1.3.6 Анализ способов очистной обработки выбросов с целыо десульфуризации продуктов сгорания твердого топлива.....................................................................................114

2 Теоретические основы совершенствования конструирования систем очистки выбросов теплоэнергетических объектов в соответствии с современными нормативами..............................................................................122

2.1 Совершенствование оценок эффективности систем очистки выбросов от производственных объектов генерирующих предприятий.................................................122

2.1.1 Санитарно - гигиенические оценки соответствия неизотермических выбросов из высоких источников (дымовых труб ТЭС)..............................................................................122

2.1.2 Оценка энергоэкологической эффективности систем очистки выбросов с парниковыми газами..................................................................................................................127

2.2 Совершенствование расчетов ПДВ для высоких источников (дымовых труб ТЭС) 138

2.3 Совершенствование теоретической базы расчетов сепарации мультифазных выбросов производственных объектов теплоэнергетики....................................................142

2.3.1 Математическое моделирование инерционной сепарации взвешенной части дымовых газов............................................................................................................................142

2.3.2 Сепарация частиц золы на препятствиях.................................................................165

2.4 Совершенствование расчетов конденсационной обработки выбросов помещений КРУЭ для удалении галогенсодержащего компонента SF6...........................167

2.5 Совершенствование теоретической базы расчетов сорбционной обработки выбросов помещений КРУЭ с галогенсодсржащими загрязнителями.............................174

2.5.1 Анализ термодинамических закономерностей процесса сорбции.........................174

2.5.2 Уточнение решения задачи о нулевых колебаниях для использования в расчетах параметров сорбционной обработки галогенсодержащих выбросов помещений КРУЭ ... 190

2.5.3 Учет уточнения решения задачи о дисперсионных силах в расчетах фонтанирующего режима полидисперсного материала для десульфуризации и других процессов чистых технологий угольной генерации...............................................................203

2.5.4 Параметры термообработки галогенсодержащих загрязнителей выбросов помещений КРУЭ.......................................................................................................................214

2.5.5 Комплексная обработка выбросов помещений КРУЭ с галогенсодсржащими веществами.................................................................................................................................224

3 Верификация результатов теоретических исследований по очистной обработке производственных выбросов ТЭС. Сравнение с данными численных исследований.....................................................................................227

3.1 Расчеты движения гомогенных и гетерогенных потоков дымовых газов и производственных выбросов ТЭС на основе комплексов CFD..........................................227

3.1.1 Выбор математической модели численных расчетов гомогенного потока выбросов 227

3.1.2 Выбор математической модели численных расчетов гетерогенного потока выбросов......................................................................................................................................231

3.1.3 Проверка корреляции значения Re,- со степенью осаждения частиц золы из потоков выбросов в аппаратах с завихрительными устройствами.......................................235

3.1.4 Проверка возможности использования числа Re,- при инерционном осаждении частиц золы на препятствие из обтекающего потока.............................................................243

3.2 Оценки поверхностного взаимодействия частицы золы н препятствия после касания (зацепления)...................................................................................................................257

3.2.1 Учет вандерваальсового взаимодействия при касании препятствия взвешенной в потоке частицей золы................................................................................................................261

3.2.2 Учет влияния упрощений, введенных в задачу о нулевых колебаниях, на корректность ее решения...........................................................................................................272

3.2.3 Вклады различных видов взаимодействий в захват препятствием частиц золы. Зависимость величины вклада от электростатических характеристик золы и пыли..........274

3.3 Расчеты высоты начального подъема струи над высоким источником -дымовой трубой ТЭС...................................................................................................................279

4 Опытные исследования адсорбционного и термического узлов системы комплексной обработки выбросов помещений КРУЭ с загрязнителями глобального действия - галогенсодержащими веществами........................290

4.1 Опытное исследование режимов фонтанирования нолидисперсиого адсорбента в узле адсорбционной обработки выбросов.......................................................290

4.1.1 Сравнение с существующими исследованиями фонтанирования монодисперсных материалов..................................................................................................................................290

4.1.2 Опытное определение характеристик фонтанирования полифракционного материала....................................................................................................................................294

4.2 Результаты опытных исследовании горелочных устройств узла термической обработки выбросов помещении КРУЭ и методика расчета систем термообработки... 306

4.3 Полуэмпнрическая модель образования автослоя в процессах сепарации частиц золы на элементах пористого слоя из сеточных (тканых) материалов...............315

5 Экономическая оценка предотвращенного ущерба от вредных компонентов выбросов ТЭС. Анализ рисков инвестиций в теплоисточники. Использование результатов исследований в проектировании и учебной работе.......................................................................................................................322

5.1 Расчеты предотвращенного ущерба от сни/кення выброса N0*, НМЛОС и СО. Общие положения................................................................................................................322

5.1.1 Комплексная обработка выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащим загрязнителем.............................................................................................................................327

5.1.2 Фонтанирующий слой в процессе хемосорбции галогенсодержащих загрязнителей вентиляционных выбросов помещений КРУЭ ТЭС...............................................................334

5.1.3 Анализ базовой линии и условия дополнительности по ПСО комплексной обработки выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащими загрязнителями..............339

5.1.4 Обработка выбросов с косвенными парниковыми газами (НМЛОС и СО).........345

5.2 Методика расчета комплексных энергоэкологнческих показателен источников выбросов теплоэнергетики и экологических рисков при наличии парниковых газов. Общие положения.....................................................................................350

5.2.1 Выбор системы отопления на базе комплесных энергоэкологической показателей источника теплоснабжения с учетом выброса парниковых газов и экологических рисков инвестиций..................................................................................................................................362

5.2.2 Комплексные энергоэкологические и экономические оценки соответствия источника выброса парниковых газов - теплогенератора на газовом топливе. Экологические риски инвестиций в газоснабжение...............................................................367

5.3 Использование результатов исследований в проектировании и учебной работе 372

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ................................................374

СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ....................................................378

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................396

Приложение П1. Использование безразмерного комплекса для прямоточно-вихревого

сепаратора (ПВС) с тангенциальным вводом.............................................................396

Приложение П2. Решение задачи о нулевых колебаниях гармонических осцилляторов с

разложением биномов (1±Х)1/2в степенной ряд.........................................................406

Приложение ПЗ. Определение параметров термообработки на основе самосогласованных

коэффициентов избытка воздуха.............................................................................411

Приложение П4. Значения чисел БИс и при скорости невозмущенного потока 0,03...30 м/с

для частиц диаметром (0,5...500)-10"6 м....................................................................414

Приложение П5. Результаты расчетов высоты начального подъема струи над источником

выбросов...........................................................................................................417

Приложение П6. Схема термообработки выбросов, содержащих НМЛОС, г. Санкт-Петербург

(Ленинград)........................................................................................................421

Приложение П7. Система комплексной очистки галогенсодержащего выброса..................422

Приложение П8. Внедрение результатов исследований.....................................................427

ВВЕДЕНИЕ

Общие характеристики и актуальность проблем оценки энергетической и экологической эффективности объектов теплоэнергетики

В последнее время в России заметно проявление государственного интереса к росту производственного потенциала и к снижению энергозатрат на его функционирование. Отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности регулируются Федеральным законом № 261-ФЗ [1]. Ряд его положении непосредственно относится к деятельности ТЭК, в т.ч. объектов теплоэнергетики и др. промышленных топливоиспользующих систем.

В соответствии со ст. 4 [1], принципы правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности учитывают как меры достижения непосредственно энергосбережения и эффективности использования топлива (стимулирование, системность, комплексность), так и производственно-технологические, экологические и социальные условия, чем налагается запрет на безмерное сокращение потребления топливных ресурсов.

Установление требований к энергетической эффективности зданий, строений, сооружений ТЭС и промышленных топливоиспользующих систем, обязанности проведения ими энергетического обследования, является, в соответствии со ст. 9 [1], прерогативой государственного регулирования в сфере энергосбережения. С учетом того, что направление повышения энергетической эффективности должно стать системообразующим и пронизывать все остальные приоритеты технологической модернизации России, становится очевидным, что на сегодня это самая приоритетная и главнейшая прерогатива государственного регулирования в сфере роста производственного потенциала страны. Это и тренд развития РФ на ближайшее будущее, ввиду чего исследования в данном государственно важном направлении, становятся весьма актуальными - они особо востребованы сегодня, и останутся таковыми в обозримом будущем. При этом последнее - не абстрактный тезис. Положения [1] позволяют утверждать, что принятое в данной работе направление исследований не потеряет актуальности и в более отдаленной перспективе: пунктом 2.3 ст. 11 предписывается регулярный (не реже чем один раз в пять лет) пересмотр требований энергетической эффективности объектов в целях ее повышения. Выполнение этой позиции Федерального закона [1] немыслимо без постоянной ревизии текущих способов энергосбережения, непрерывного научного поиска и нахождения новых путей достижения энергоэффективности.

Представленная работа содержит теоретические исследования и разработки в плане поиска оптимальных функционально-технологических, конструктивных и инженерно-

технических решений (ст. 11, п.п. 2.2, 7 [1]) по оптимизации технологий подготовки и сжигания топлива, по очистке выбросов ТЭС. В соответствии со ст. 11 [1], требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений теплоэнергетических и промышленных топливоиспользующих систем должны включать в себя показатели, характеризующие удельную величину расхода энергетических ресурсов, с обязательным включением требований и к функционально-технологическим, и к инженерно-техническим решениям, используемым в зданиях, строениях, сооружениях, влияющим на энергетическую эффективность объектов.

Показатели энергосбережения и повышения энергетической эффективности должны быть утверждены также, в соответствии со ст. 14 [1], и в составе показателей оценки эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов РФ, местных органов. Между тем, как отмечается на сайте http://www.energy2020.ru научно-экспертного совета при рабочей группе Совета Федерации по мониторингу практики применения Федерального закона № 261-ФЗ, такие показатели недостаточную отработаны: «...чтобы сосредоточиться на решении конкретных задач, необходима реально работающая законодательная база, требуется пересмотр и доработка многих действующих норм и разработка новых, действенных нормативных актов...». Такого же мнения практики и специалисты, реализующие законодательные нормы на местах. Одной из целей нашей работы также является разработка прозрачных и практически применимых на уровнях энергетических предприятий, субъектов РФ, межгосударственных отношений оценочных комплексных показателей очистной обработки выбросов в теплоэнергетических системах, включающих показатели их энергетической и экологической эффективности. Повышение энергетической эффективности экономики субъектов РФ предполагает, в частности (ст. 14 п. 4.5 [1]) увеличение количества случаев использования объектов, имеющих высокую энергетическую эффективность, что должно быть отражено в их целевых показателях по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. В связи с этим показатели, разработанные в данном исследовании, включены в государственные документы на уровне субъекта РФ - Республики Татарстан, в качестве рекомендованных к использованию и используются как объективные оценочные показатели на уровне отдельных производственных объектов, имеющих теплоэнергетические устройства.

В РТ проводится достаточно интенсивная деятельность по обес