Обоснование зимнего намыва дренированных шлакоотвалов тепловых электростанций

• Автор: Хаглеев, Павел Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСОВ СКЛАДИРОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭС

1.1 Проблемы складирования и утилизации золошлаковых отходов

1.2 Зимний намыв гидротехнических сооружений. Фильтрационная проницаемость охлажденных горных пород
1.3 Математическое моделирование задач теплообмена с фазовыми превращениями на подвижной границе

1.4 Задачи исследования по обоснованию зимнего намыва дренированных шлакоотвалов

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

2.1 Экспериментальная оценка остаточной влажности шлака

2.2 Критериальная оценка количества незамерзшей воды в поровом пространстве промороженного шлака
2.3 Методика проведения эксперимента по определению количества воды, сохранившей подвижность
2.4 Влияние различных факторов на количество воды, сохранившей подвижность после статического контактирования с частицами промороженного шлака
2.4.1 Влияние времени контактирования с частицами промороженного шлака
2.4.2 Влияние размеров частиц промороженного шлака
2.3.3 Влияние начальной температуры шлака
2.4 Выводы по разделу
3 КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ПРОМОРОЖЕННОМ ШЛАКЕ
3.1 Установление принципиальной возможности инфильтрации воды в промороженном шлаке
3.1.1 Экспериментальная установка и отработка методики проведения эксперимента
3.1.2 Анализ результатов эксперимента
3.2 Условия, обеспечивающие инфильтрацию воды в слое промороженного шлака
3.3 Анализ результатов критериальной оценки условий инфильтрации воды в слое промороженного шлака
3.4 Выводы по разделу
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ПРОМОРОЖЕННОМ ШЛАКЕ
4.1 Инфильтрация воды в крупнозернистом шлаке
4.2 Формирование инфильтрационного потока воды в крупнозернистом шлаке
4.3 Определение критического размера частиц промороженного шлака
4.3.1 Экспериментальная оценка проницаемости промороженного среднезернистого шлака
4.3.2 Экспериментальная оценка проницаемости промороженного мелкозернистого шлака
4.4 Выводы по разделу
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ДРЕНИРОВАННОГО
ШЛАКООТВАЛА
5.1 Физическая постановка задачи
5.2 Математическая постановка задачи температурного
режима дренированного шлакоотвала
5.3 Разработка алгоритма задачи
5.3.1 Аппроксимация основных дифференциальных уравнений и краевых условий
5.3.2 Алгоритм задачи
5.4 Численное решение задачи многолетнего темпера
турного режима дренированного шлакоотвала
5.5 Сравнение результатов математического и физиче
ского моделирования
5.5.1 Разработка экспериментальной установкимодели шлакоотвала с граничными условиями I рода
5.5.2 Экспериментальная установка и методика
проведения эксперимента
5.5.3 Сравнение результатов математического и
физического моделирования
5.6 Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Национальная ассоциация производителей и потребителей ЗШМ обьединяющая в своих рядах угольщиков, энергетиков, переработчиков и строителей и призванная координировать взаимодействие заинтерисованных сторон, урегулировать возникающие противоречия, стимулировать исследовательские и инновационные работы в этой сфере 1. РАО ЕЭС Долгосрочной экологичексой программе поставлена задача по повышению степени утилизации ЗШО до к г. Надо сказать, что уровень утилизации ЗШО в России один из самых низких среди развитых стран. И во время существования Советского союза и в настоящее время он составляет всего лишь 5. Тогда как в Германии и Дании 0, Японии , США . Показательна динамика в развивающихся экономиках, в Китае с тех же 5 в е годы уровень утилизации ЗШО вырос до в г. Индии удалось за 4 года удвоить степень утилизации с в до в году. При этом поставлена задача доведения этого показателя до 0 к году 1, 2, . Кроме административных, юридических и экономических проблем возникающих в связи с необходимостью увеличения степени утилизации ЗШО имеются ещ и технологические вопросы препятствующие наращиванию полезного использования золошлаковых отходов. В частности, это традиционная схема совместного золошлакоудаления рисунок 1. Рисунок 1. Смешивание золы и шлака происходит на станции и в таком виде они поступают на золошлакоотвал традиционного типа рисунок 1. Зола и шлак используются в производстве разной продукции, а в смешанном виде они значительно теряют свои потребительские качества и существенно ограничивается спектр полезного использования золошлаковых материалов 1,2,,, . Поэтому для углубления утилизации золошлаковых материалов необходим переход от традиционной схемы совместного золошлакоудаления к раздельной рисунок 1. Рисунок 1. В виду того, что основным направлением полезного использования шлака является замена гравия, щебня и песка в строительстве, чаще всего в строительстве автомобильных и железных дорог, то значительной проблемой оказывается сезонный фактор. Основной объм дорожного строительства в России выполняется в теплое время года, а наибольший выход шлака в холодный. Соответственно необходимо место для хранения шлака до того момента, когда он будет востребован потребителями. Таковым могут быть дренированные шлакоотвалы. В г в институте Теплоэлектропроект группой, возглавляемой Г. С. Агеевым был предложен новый тип отвалов дренируемые золошлакоотвалы. Если складировать чистый шлак в золошлакоотвал традиционной конструкции пруд инфильтрации формироваться не будет изза высоких фильтрующих свойств массива шлака. Соответственно отвод осветлнной воды циркулирующей в системе гидроудаления через предусмотренные водосбросные колодцы невозможен. Напрашивается очевидное решение для водоотведения создать развитую дренажную систему в основании отвала. В дальнейшей проработке данной концепции приняли участие и сотрудники ВНИИГ В. А. Мелентьев, В. Г. Пантелеев и возглавляемые ими коллективы . Данная работа привела к выпуску в Руководства по проектированию дренируемых золоотвалов тепловых электрических станций . Было предложено три типа дренированных шлакоотвалов рисунок 1. Следует отметить, что в отвал типа 1Б предусматривается намыв золошлаковой смеси. От классических золошлакоотвалов он отличается только системой сбора воды вместо водосбросных колодцев используется дренажная система. Поскольку данный тип отвала не соответствует концепции раздельного удаления и хранения золошлаковых материалов ТЭС, в данной работе он рассматриваться не будет. Существенным недостатком данного накопителя является то, что извлечение шлака и золы для продажи потребителям затруднено необходимо соблюдать условия устойчивости сооружения. Если, например, возникнет спрос на шлак, а зола в этот период времени не будет востребована, то шлак может быть продан в ограниченном объме для исключения обрушения упорной призмы, которую в данном случае и выполняет шлаковый массив. Вследствие этого, данный тип золошлакоотвалов также не рассматривался в диссертации. Рисунок 1. Наиболее универсальным и перспективным является дренированный шлакоотвал типа 1А, который представляет собой накопитель чистого шлака.