close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

10aimutv

код для вставкиСкачать
 ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
АКСЬОНОВА ІННА МИКОЛАЇВНА УДК 662.612-428.4
ЕНЕРГО- ТА РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ МУНИЦИПАЛЬНОЇ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ НА ОСНОВІ УСТАНОВОК ТЕРМОЗНЕШКОДЖЕННЯ ВІДХОДІВ
05.14.06 - "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика"
А в т о р е ф е р а т
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Одеса 2010
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Одеської державної академії будівництва та архітектури
Науковий керівник: Доктор технічних наук, професор Зайцев Олег Миколайович, Національна академія природоохоронного та курортного будівництва, завідувач кафедри теплогазопостачання та вентиляції
Офіційні опоненти:
Доктор технічних наук, професор Баласанян Геннадій Альбертович, Одеський національний політехнічний університет, доцент кафедри теплових електричних станцій та енергозберігаючих технологій
Кандидат технічних наук, доцент Любарец Олександр Петрович, Київський національний університет будівництва та архітектури, доцент кафедри теплогазопостачання та вентиляції. Захист відбудеться "__8__"_червня_____2010р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.052.04 при Одеському національному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, проспект Шевченка, 1
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського національного політехнічного університету за адресою: 65044, м. Одеса, проспект Шевченка, 1
Автореферат розісланий "_5__"__травня__2010р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Денисова А.Є.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В Україні термічна переробка відходів з подальшим використанням теплової енергії вимагає впровадження і розвитку унаслідок наступних чинників: збільшення накопичення твердих побутових відходів в певних районах з великою щільністю населення; дефіцит власних паливно-енергетичних ресурсів і високі ціни палива, більшість якого імпортується; зниження ефективності роботи існуючих систем теплопостачання в наслідок їх фізичного зносу. В даний час найбільш перспективним є здобуття енергії для децентралізованих систем теплопостачання котельними установками з локальними модулями термічного знешкодження твердих побутових відходів і утилізація тепла для опалювання і гарячого водопостачання. Однак речовини з викидів є екологічно небезпечними та потребують високотемпературного термознешкодження у закрученому потоці, що забезпечує повний розклад органічних речовин. Розробка методики інженерно-екологічного районування території, яка визначає паливно-ресурсний потенціал твердих побутових відходів та раціональне розташування автономних опалювальних котелень. У цьому напрямі орієнтовані основні дослідження цієї роботи.
Таким чином, дослідження, направлені на створення і вдосконалення систем теплопостачання з джерелом теплової енергії від установок термічного знешкодження твердих побутових відходів, створення методології постановки, теоретичного і практичного вирішення проблеми районування систем теплопостачання міст є актуальними.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрям роботи відповідає плану ДКТН України, розділ 04.12 "Економічні та технологічні засади енерго- та ресурсозбереження; стратегія розвитку енергетики", основним завданням державної програми "Енергозбереження", програм "TASIS" Енергетичного центру ЄС в м. Києві. Регіональними програмами енерго- та ресурсозбереження.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності використання теплової енергії в системах теплопостачання з установками термознешкодження твердих побутових відходів. Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:
- на підставі огляду літературних джерел і існуючих способів і засобів теплопостачання міст, виявлені напрямки підвищення ефективності їх роботи; - обґрунтовані і розроблені принципи раціонального розміщення автономних котельних з установками термознешкодження твердих побутових відходів; - теоретично досліджений процес спалювання твердих побутових відходів в установках термознешкодження і на підставі отриманих результатів, розроблена конструкція установки термознешкодження ТПВ; - проведені промислові випробування і дана економічна оцінка розробленої конструкції установки термознешкодження ТПВ для теплопостачання району міста.
Об'єктом дослідження є системи теплопостачання з установками термічного знешкодження твердих побутових відходів. Предмет дослідження - процеси термознешкодження твердих побутових відходів та використовування тепла в системах міського теплопостачання.
Методи дослідження: математичне моделювання руху двофазних неізотермічних струмені в установках термознешкодження ТПВ; експериментальні методи досліджень задач тепломасообміну;застосування методів математичної статистики, кореляційного аналізу і чисельних методів рішення диференційних рівнянь.
Наукова новизна отриманих результатів:
- виявлені причини зниження ефективності місцевих систем теплопостачання з установками термознешкодження ТПВ;
- на підставі порівняльного аналізу даних про теплоспоживання районів міста з різною щільністю населення і кількістю твердих побутових відходів вперше запропонована теоретична модель районування міської території раціонального розміщення автономних котельних з модулем термознешкодження побутових відходів; - отримані теоретичні дані про розподіл температури, швидкості і тиску при спалюванні часток ТПВ з розміром до 0,01 м в модулю термознешкодження ТПВ; - вперше виявлено, що при спалюванні ТПВ в модулі термознешкодження ТПВ найбільш небезпечною зоною для утворення шкідливих речовин є конусна частина топки; розроблена нова конструкція пристрою термознешкодження ТПВ, що виключає створення і винесення з топкового простору шкідливих речовин.
Достовірність наукових положень і результатів. Достовірність отриманих наукових положень, висновків і рекомендацій основана на сучасних уявленнях про аеродинаміку і тепломасообмін в установках термознешкодження ТПВ, коректному використанні математичного апарату, і підтверджена тим, що отримані результати не протирічать висновкам відомих положень. Наукове положення, висновки та рекомендації, сформульовані, в дисертаційній роботі також обґрунтовані експериментальними дослідженнями, узагальненням і систематизацією наукових даних
Практичне значення отриманих результатів складає у тому, що:
- розроблена методика інженерно-екологічного районування міської території для раціонального розміщення автономних котелень з модулем термознешкодження побутових відходів;
- отримано алгоритм програми для інженерного розрахунку і техніко-економічного розрахунку систем теплопостачання з установками термознешкодження побутових відходів;
- запропонована конструкція модуля термознешкодження ТПВ; - отримані результати доведені до практичного вживання в промисловості;
- запропоновані засоби і методики, після промислових випробувань передані для впровадження на підприємства в Одеській області.
Реалізація роботи полягає в наступному:
- створені дослідно-промислові зразки модулю термознешкодження;
- розроблені робочі креслення запропонованої конструкції;
- креслення та опис конструкції, методики інженерно-екологічного районування передані для впровадження в ООО "ОМЗЗ-Монтаж", ООО "СТАМАР Плюс" и ЧП "Диком Юг".
Особистий внесок здобувача. Здобувачу належить постановка завдань дослідження, ідея і створення методики районування міської території для раціонального розміщення автономних котелень з модулем термознешкодження побутових відходів, теоретичні дослідження, аналіз результатів експериментів, висновки. У роботах які виконані в співавторстві: [1] - виконано обробку статистичних даних, підготовка матеріалів до експертизі проекту; [8] - запропоновані граничні умови для модулювання, аналіз даних модулювання; [3]- розроблені принципи інженерно-екологічного районування міської території, визначені критерії та методи районування; [2]- проведена обробка даних статистичного аналізу для корегування розділу охорони навколишнього середовища при переробки побутових відходів; [9] - запропоновано алгоритм математичного модулювання багатокомпонентних течій для безпечного спалювані відходів, проаналізовані дані модулювання, виявлена зона можливого утворювання токсичних речовин; [7] - розроблена методика визначення паливно-ресурсного потенціалу ТПВ міської території; [10] - виконано аналіз поля швидкості, тиску та температури теоретичний моделі процесу термознешкодження, визначена небезпечна зона для можливого утворювання в пристрої диоксинів та фуранів.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи та основні її положення доповідались та обговорювались на міжнародних, науково-технічних і науково-практичних конференціях і семінарах: науково-технічних конференціях ОДАБА (Одеса, 2001-2007 р.), другої міжнародної науково-технічної конференції "Навколишнє природне середовище - 2007: актуальні проблеми екології та гідрометеорології; інтеграція освіти і науки" міжнародній науково-практичній конференції (Одеса, 2007 р.), науково-практичний конференції "АВОК" (Одеса, 2008). міжнародній науково-технічній конференції "ENERGIA 2009" (Сімферополь - Люблін - Луганськ - Львів)
Публікації. Основні наукові і прикладні результати автора надані у 10 публікаціях, з них: 7 друкованих робіт у науково-технічних фахових журналах (з яких 3 одноосібно) і 3 повних тексти доповідей на міжнародних і науково-практичних конференціях. Об'єм і структура дисертації. Дисертація складається із вступу та п'яти основних розділів, висновків, викладена на 164 сторінках машинописного тексту, включаючи 110 сторінок основного тексту, 77 рисунків, 11 таблиць, 126 найменувань літературних джерел.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі відображена актуальність проблеми, стан досліджень у галузі, яка розглядається, сформульовано цілі і задачі дослідження, наукова новизна та основні результати роботи і визначена її практична цінність, особистий внесок автора. У першому розділі на основі літературних джерел розглянуті питання ефективності використання установок термознешкодження твердих побутових відходів для теплопостачання в Україні: стану та перспективи використання установок термознешкодження твердих побутових відходів для теплопостачання; існуючі установки термічної утилізації побутових відходів з утилізацією тепла; основні завдання застосування установок малої потужності для термознешкодження ТПВ з утилізацією тепла; питання підвищення ефективності термічного знешкодження відходів; теоретичні основи підвищення ефективності установок термознешкодження побутових відходів. Другий розділ присвячений розробці принципів теплопостачання міської території автономними котельними установками термічного знешкодження твердих побутових відходів. Визначені критерії оцінки і аналізу території теплопостачання для проведення інженерного районування. Сформовані принципи і методи інженерного районування міського середовища для раціонального розміщення автономних котелень з установками термічного знешкодження ТПВ. Укладені формальні моделі при реалізації принципів інженерного районування від ТПВ яке включає: визначення площі збору та потрібної кількості ТПВ; графоаналітичні моделі втрат в розподільних мережах теплопостачання; графічні моделі маршрутів збору ТПВ; модель оцінки мікроклімату. Визначені принципи раціонального розміщення автономних котелень з установками термічного знешкодження ТПВ. Інженерне районування моделі та реальної території згідно критерію оцінки паливо-ресурсного потенціалу міської території отримали на основі формул:
В=∑вi·m·dmid + ∑ вi·n·dmid (1)
де в - питома кількість ТПВ за добу на одну людину, кг/доб.;
S - площа житлових кварталів,га;
d - щільність населення у кварталі люд/га. Q=∑qmid·вi·m·dmid + ∑ qmid·вi·n·dmid (2)
де qmid - середня теплоємкість ТПВ, кДж/кг.
Рис. 1. Аналітична модель паливо-ресурсного потенціалу міської території:
1 - кількість теплоти, яку можливо получити від ТПВ при збиранні по маршруту;
q - витрати тепла споживачу (на прикладі міста Ільічівськ).
Третій розділ присвячений теоретичним дослідженням процесу спаювання побутових відходів у модулі термознешкодження ТПВ. Задача дослідження є визначення поля швидкості, тиску та температури, та передача теплової енергії теплоносію. Основні фактори, які характеризують процес паління побутових відходів у модулі термознешкодження ТПВ є закручені потоки ціль їх використання - інтенсифікація процесу горіння при стабілізації фронту полум'я у топічному просторі. Це передбачає пошук оптимуму меж швидкістю відводу тепла та загрозою детонаційних процесів, дестабілізуючих горіння. В даний час не має адекватної моделі спалювання різносортних твердих відходів у модулі термознешкодження ТПВ розмірами більше 0,01м, а в більшості теплоенергетичних процесів використовуються неізотермічні закрученні потоки, та використанні методики теплового розрахунку котельних агрегатів основані на визначені тепла, яке у випадку використання побутових відходів можна визначити тільки орієнтовано. Визначення та зменшення температурної зони утворення діоксинів в топічному просторі є визначаючим критерієм застосування запропонованої технології. Тому найбільш раціональним є використання методів математичного моделювання із застосуванням відомих програмних комплексів.
Характер руху двофазного потоку в процесі спалювання у модулі термознешкодження ТПВ визначається одночасною дією основних факторів: динамічною дією газової струї на частки ТПВ, стиснення і зміни напрямку часток внаслідок дії центробіжної сили та гравітації, зміни характеру результуючого потоку під дією температури, процесів горіння палива в модулі термознешкодження ТПВ, процесу відводу теплової енергії з модуля термознешкодження ТПВ. При цьому технологічні умови проведення процесу спалювання мають обмеження на розподіл температури у модулі термознешкодження ТПВ та величину визначених температурних зон. Таким чином, для визначення оптимальних параметрів (швидкості, витрат, температурного режиму в модулі) при повному спалюванні ТПВ і максимальному використанні теплової енергії, яка виділяється, а також мінімізації температурних зон можливого вторинного синтезу діоксинів необхідно дослідити закономірності аеродинаміки модулю термознешкодження ТПВ під дією вище перерахованих факторів.
При математичному опису руху двофазної струї у модулі термознешкодження ТПВ при спалюванні твердих часток використані наступні допущення:відстань між дисперсними частками можливо рахувати малими порівняно з характерними лінійними розмірами течій; зіткнення, дроблення та коагуляція часток в дисперсній фазі відсутні; теплопровідність і в'язкість чистих фаз не облічується, їх облік проводиться тільки в процесі міжфазної взаємодії; взаємодія між частками і стінкою модуля термознешкодження ТПВ прийнято ідеальним (кут падіння дорівнює куту відбивання). Оскільки в даному завданні є суміш різних газових складових і твердих часток, по своїх фізико-хімічних властивостях тих, що відрізняються від повітря, то необхідно врахувати зміну концентрацій компонентів суміші в просторі унаслідок дифузії. У даному завданні ці процеси моделюється наступними рівняннями:
де у, - концентрація і-го компонента суміші , N - число компонентів, Dtj и D'f - коефіцієнти молекулярної і турбулентної дифузії, які підкоряються закону Фіка. Визначення стану газової суміші виконане шляхом використання рівняння стану наступного вигляду:
де у - вектор концентрацій компонентів плинного середовища.
Для газів використовується рівняння стану ідеального газу p = P/(RT),
де R - газова постійна модельованого газу, яка для суміші газів визначається як:
де М, - молекулярна маса i -го компонента суміші.
Отримання адекватної картини фізичного процесу було виконано на основі математичного апарату, запропонованого програмним продуктом COSMOS FIo Works. В даній моделі вирішена "внутрішня" задача - тобто повітря, природний газ і частки ТПВ (розміром 0,01м) подавались з відповідними витратами через тангенсальний патрубок (повітря та газ з витратами 0,1 кг/с, с масовими долями 0,3 и 0,7 відповідно), а тверді частки зі швидкістю 15 м/с и масовим витратами 1 кг/с. Температура повітря задавалась 20 ºС, газу і твердих часток - 1100 ºС. Виділення продуктів горіння здійснювалось через вихлопний патрубок в верхній частині камери, а зольний остаток - через витвір в нижній частині камери з заданим зниженням тиску патрубку - 80 кПа, в нижньому витвору - 90 кПа. При цьому для моделювання процесу відбору теплової енергії через поверхню стінки були задані коефіцієнт теплопровідності стінки, температура стінки (200 ºС) і температура теплоносія (вода, 20 ºС). На рис.2. надано загальний вид пристрою термознешкодження ТПВ модульованої заданими умовами сумісного спалювання газу і ТПВ. Модуль термознешкодження ТПВ складається з камери горіння, в яку через тангенсальний патрубок подається суміш газу і твердих часток. Продукти горіння відводяться через вихлопний патрубок. В результаті досліджень при різних швидкостях входу твердих часток і температур отримано, що найбільш небезпечна температурна зона синтезу діоксину і фурану знаходиться в нижній частині пристрою і займає об'єм 20-35 % від загального об'єму камери. При цьому дана зона характеризується зменшенням тангенціальної швидкості руху газу і часток, і розподілена практично рівномірно в даній частині модуля, що дозволяє виключити вторинний синтез діоксину і фурану. Розподіл твердих часток в камері згорання показав, що основний процес згорання твердих часток відбувається в центральній області пристрою, при цьому основна маса часток встигає зробити 1-2 оберти довкола вихлопного патрубка. Рис.2. Загальний вид моделі
Траєкторія часток має вигляд спіралі, направленої вниз, що збільшує (разом із зоною горіння газу) область горіння і, відповідно, зменшує зону температур 400-200 ºС, що сприятливо впливає на теплову обстановку в модулі термознешкодження ТПВ. Аналіз отриманих даних лінії струму газової складової і твердих часток показує, що температура в середній частині змінюється від 1200 до 800 ºС, що свідчить про високотемпературні процеси в пристрої і значній теплонапруженості її об'єму. Проте, через велику тангенціальну швидкість і малий час знаходження димових газів в модулі температура газів, що відводяться виявляється в середньому рівною 800 К (рис 3,4), що вимагає встановлення після камери згорання другого (хвостового) теплообмінника для зниження даної температури до 120-150 ºС. Рис.3. Розподіл температури по висоті пристрою (газ)
Рис.4 Розподіл швидкості по висоті пристрою.
Тобто, в даному випадку в моделі найбільш раціональним буде формування окремого водяного контуру з боку зовнішньої оболонки пристрою в області вхідного патрубка, при чому температура води в ньому має бути найбільш низькою (1-й контур - з системи опалювання і змішана з підживлювальною водою), або переформовування потоків в модулі термознешкодження ТПВ. У четвертому розділі надані результати теоретичних та експериментальних досліджень запропонованої конструкції модуля термознешкодження ТПВ. Аналогічно попереднім дослідженням, наведених у розділі 3, моделювання зроблено з використанням програми SolidWork та її додатку - FlyWork, яке дозволяє отримати просторовий розподіл ліній току при численному рішенні рівнянь Навье-Стокса. На рис. 5 наведено загальний вигляд модулю термознешкодження ТПВ завданими умовами сумісного спалювання газу і ТПВ. Модуль термознешкодження ТПВ складається з двох камер згорання, у які через тангенціальний патрубок подається суміш газу та твердих часток. Продукти горіння відводяться через вихлопний патрубок. В результаті дослідження при різних швидкостях входу твердих часток і температур отримано, що найбільш загрозлива температурна зона синтезу діоксинів і фуранів знаходиться в нижній частині пристрою та займає об'єм 10-15 % від загального об'єму модуля. Дана обставина дозволяє зробити висновок, що димові гази які відходять з топки будуть проходити через високотемпературну ділянку пристрою (приблизно 800 ºС), тобто виключена можливість викидів в атмосферу діоксинів і фуранів. При цьому дана зона також характеризується зменшенням тангенціальної швидкості руху газу та часток й розподілена практично рівномірно у даній частині пристрою.
Рис.5. Загальний вигляд установки
Рис.6. Розподіл швидкості по висоті модуля при швидкості входу 5 м/с
Рис.7. Розподіл температури по висоті камери при швидкості входу 5 м/с
Для підтвердження отриманих теоретичних даних розроблений та виготовлений стенд, в основі якого закладено пристрій термознешкодження твердих побутових відходів. Принципіальна схема експериментальної установки для дослідження аеродинамічних и пилюгазових характеристик пристрою наведена на рис.8, і яка працює наступним чином: тверді побутові відходи (папір, дерев'яна стружка, поліетилени та харчові відходи у змеленому стані (до розмірів 0,01 м) подавались у патрубок, й далі попадали у пристрій, де проходило їх спалювання за допомогою газової горілки. Відвід тепла від корпусу здійснювався за допомогою зовнішнього водяного контуру. Витрати повітря замірювалися камерною діафрагмою, яка з'єднана з U-образним дифманометром. Регулювання витрат повітря здійснювалось шібером. Заміри температури потоку проводилось платино-родієвою термопарою. Повний аеродинамічний опір пристрою визначався по різниці показників дифманометра. Рис.8. Загальний вигляд експериментального стенду для дослідження конструкції пристрою.
Рис.9. Розподіл температури по висоті пристрою:
1- по осі на вході в пристрій; 2 - по осі вихлопних патрубків; 3 - в пристінній зоні.
Відбір проб твердих часток до і після пристрою проводився на фільтрі АФА-В-18 з дотриманням умов ізокінетичності. При температурі потоку більш 100 ºС використовувались фільтри з ультра тонкого скловолокна марки ФСВ-А. Відбір та визначення концентрації оксидів азоту і оксиду вуглецю на вході та виході з пристрою проводився відповідно стандартної методики. Визначення концентрації оксиду вуглецю проводилось методом газової хроматографії. Так порівняння даних, отриманих теоретичним шляхом з експериментальними для швидкості, тиску и температури в дослідному пристрої (рис.9) показало, що в цілому теоретична залежність підтверджується експериментальними даними, похибка у всьому розглянутому діапазоні не перевищує 10 %. Виняток складає зовнішня частина результативної течії, де по даним експерименту спостерігається різке падіння тангенціальної швидкості (при осьовій зоні вихлопних патрубків), а теоретична залежність дає більш плавне її зниження. Така різниця в отриманих результатах тому, що в теоретичних розрахунках не враховані сили тертя, які виникають в результаті взаємодії часток в потоці.
У п'ятому розділі виконано еколого-економічне обґрунтування запропонованого способу термознешкодження ТПВ з утилізацією тепла. Еколого-економічна ефективність запропонованого способу термознешкодження твердих побутових відходів проводилась на основі порівняння чистого дисконтного прибутку. Таблиця 1
Еколого-економічні показники порівняння варіантів
№ п/пЕколого-економічні показникиЦентралізована утилізація, грЛокальна утилізація, гр1.Капітальні витрати160720Експлуатаційні витрати:2.Транспортні витрати на збір доставку сировини933.Утилізація відходів виробництва514.Екологічна безпека625.Прибуток від реалізації тепла-120Прибуток от услуг утилізації ТПВ2202206.Виробничі витрати3084 Графоаналітичні дані реалізації проекту по ЧДП у розрахованих межах наведено на рис.10.
Рис.10. Графоаналітичні дані реалізації проекту по ЧДП
Транспортні витрати розраховувались на маршрут у км, та кількість палива, л. Графоаналітична залежність довжини маршруту показана на рис.11. Розробка маршрутів з допомогою алгоритму Стікера, розглянутого в другому розділі в середньому в рік економить до 30 хв. на кожній машині на добу. На основі даних отриманих у розділі 2 був розрахований економічний ефект реалізації засобу локальної утилізації та передбачений запобіжний екологічний збиток(рис.11). Рис.11. Еколого-економічна оцінка паливно-ресурсного потенціалу моделі території міста: 1- прибуток від реалізації тепла, грн/доб; 2- екологічна ефективність, грн/доб.
Розроблена методика інженерно-екологічного районування міської території для раціонального розміщення автономних котелень з модулем термознешкодження побутових відходів. Отримано алгоритм програми для інженерного розрахунку і техніко-економічного розрахунку систем теплопостачання з установками термознешкодження побутових відходів та запропонована конструкція модуля термознешкодження ТПВ. Отримані результати доведені до практичного вживання в промисловості, а запропоновані засоби і методики, після промислових випробувань передані для впровадження на підприємства в Одеській області.
Дослідно-промислові зразки модулю термознешкодження, робочі креслення запропонованої конструкції, креслення та опис конструкції, методики інженерно-екологічного районування передані для впровадження в ООО "ОМЗЗ-Монтаж", ООО "СТАМАР Плюс" и ЧП "Диком Юг".
ВИСНОВКИ
1. На підставі огляду літературних джерел і існуючих способів і засобів теплопостачання міст, виявлені напрямки підвищення ефективності їх роботи. В даний час перспективними є методи знешкодження відходів з утилізацією тепла, економічно доцільніше будівництво комбінованих автономних котелень з модулями термознешкодження відходів, порівняно з будівництвом і експлуатацією сміттєспалювальних заводів великої продуктивності. Доказано, що формування закручених потоків підвищує ефективність топкових процесів і процесів теплообміну. Встановлена необхідність розробки теорії горіння відходів в установках малої потужності. Визначена температурна зона у якій можливе утворювання діоксинів і фуранів - вона має значення від 400до 200 ºС.
2. На основі теоретично дослідженого процесу спалювання твердих побутових відходів в установках термознешкодження ТПВ і на підставі отриманих результатів, розроблена конструкція установки термознешкодження ТПВ:
- Визначено тип пристрою спалювання ТПВ, найбільш ефективно нейтралізуючий ТПВ та який дозволяє здійснювати відбір теплової енергії і передачу її теплоносію. - Зроблено численне моделювання процесу спалювання подрібнених ТПВ в модулі термознешкодження на основі, якого отриманні лінії току при різних швидкостях, температурах і масових витратах входу природного газу, повітря та ТПВ в пристрою. - Виявлена найбільш небезпечна з точки зору утворення діоксинів і фуранів температурна зона в модулі - 0,2-0,35 від висоти пристрою, розташована в нижній його частині. Отримані дані дозволили запропонувати конструкцію модулю термознешкодження для спалювання ТПВ від населення, яка виключає небезпечну зону утворювання діоксинів та фуранів шляхом переформування потоків в пристрої термознешкодження. 3. Порівняння результатів теоретичних досліджень взаємодії двофазних закручених струменів при спалюванні ТПВ з експериментальними даними підтвердило адекватність запропонованих математичних моделей та правомірність зроблених в результаті досліджень висновків, при цьому розходження результатів не перевищує 10%, що дозволяє використовувати отримані теоретичні залежності в інженерних методиках розрахунку.
4. Обґрунтовані і розроблені принципи раціонального розміщення автономних котельних з установками термознешкодження твердих побутових відходів на основі принципів інженерно-екологічного районування:
принципи комплексного моделювання та реалізації моделі: оцінка паливно-ресурсного потенціалу; визначення теплових втрат у розподільчій мережі; застосування раціональної системи збору ТПВ; принципи локалізації процесу термознешкодження ТПВ для установок малої потужності, які полягають у більш ефективному розподілі паливних ресурсів за рахунок використання теплової енергії отриманої від спалювання ТПВ, а також більш ефективному зменшені об'єму ТПВ; мікрокліматичні принципи раціонального розміщення автономних котелень з установками термознешкодження ТПВ, які полягають у виборі такого розташування котельних з установками термознешкодження ТПВ, що має максимально позитивні характеристики розсіювання викидів.
5. Проведені промислові випробування і економічна оцінка розробленої конструкції установки термознешкодження ТПВ для теплопостачання району міста, інженерного районування дали такі еколого-економічні характеристики запропонованого засобу термознешкодження: відносні еколого-економічні ефекти і прибутки при локальному термознешкодженні ТПВ розрахунку інвестування однієї гривні та розрахунок ЧДП у 1,65 раз більше ніж при централізованому термознешкодженні ТПВ; також у результаті реалізації проекту на п'ять років відношення ЧДП змінюється у межах 1,5÷1,65; орієнтовно абсолютне значення ЧДП відношення розраховані на одну тону термознешкоджених ТПВ при централізованому та локальному засобах термознешкодження ці відношення змінюється у межах 1,39÷1,54; вартість послуг збору та утилізації ТПВ однієї тони повинна складати 220 гривень; вартість 1МДж реалізованого тепла від утилізації тепла при термознешкодженні 1т ТПВ розрахована у межах 11,57гр., термін окупності проекту локального термознешкодження ТПВ з утилізацію тепла складає три роки. Еколого-економічна порівняльна характеристика доказує, що запобіжний екологічний збиток має позитивне значення, це означає доцільність використання локального термознешкодження ТПВ з утилізацією тепла. На основі районування території міста отримані дані еколого-економічної оцінки паливно-ресурсного потенціалу для локального термознешкодження ТПВ з утилізацію тепла. Запропоновані засоби, і методики, після промислових випробувань передані для впровадження на підприємства в Одеській області.
СПИСОК ОПУБЛІКОВНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Экологическое обоснование проектных решений[Текст]: Зб. наук.статей"Проблеми збору та утилізації відходів" тези доповідей /[Довгань И.В., Крутякова В.И., Жудина В.И., Аксёнова И.Н.] Одеса: ОЦНТЕІ, 2001. - 93-95с. 2. Оптимизация требований к экологической экспертизе проектов [Текст] / [И.В.Довгань, В.И.Жудина, И.Н.Аксёнова]. Вісник ОДАБА Одесса: "Місто майстрів". - 2001. - Вип. №3 - с140-143
3. Аксёнова И.Н. Инженерно-экологическое районирование[Текст]: Мат.НТК "Энергосбережение в системах отопления, вентиляции и конденционирования" / [И.Н.Аксёнова,И.В. Довгань]. - Одеса ОДАБА.,2002.-27-29с.
4. Аксёнова И.Н. Реализация принципов инженерно-экологического районирования при разработке вторичных ресурсов [Текст]/ И.Н.Аксёнова// Вісник ОДАБА Одесса:ОДАБА.- 2006.- Вип. №22 - с3-7.
5. Аксёнова И.Н. Оценка топливо ресурсного потенциала городской территории [Текст] / И.Н.Аксёнова// Вісник ОДАБА Одесса: Зовнішрекламсервіс -2007. - Вип. №26 - с10-15.
6. Аксёнова И.Н. Математическое моделирование сжигания ТБО в циклоной топке [Текст] /И.Н.Аксёнова// Вісник ОДАБА Одесса:Зовнішрекламсервіс. - 2007. - Вип.к №28 - с.10-15
7. Эколого-энергетические критерии инженерного районирования городской среды/ Зайцев О.Н., Аксёнова И. Н.;Тези доповідей другої міжнародної науково-технічної конференції "Навколишнє природне середовище - 2007: актуальні проблеми екології та гідрометеорології; інтеграція освіти і науки" 26-27 вересня 2007 р. - Одесса, 2007. - с223.
8. Повышение эффективности тепла установками термообезвреживания бытовых отходов [Текст]: / О.Н. Зайцев, И.Н. Аксёнова// Будівництво та техногенна безпека. Збірник наук. праць. - Сімферополь: НАПКБ. - 2008.- Вип. 24-25 - с.96-98
9. Теплоснабжение установками термообезвреживания бытовых отходов малой мощности специализированный журнал[Текст]:/ Зайцев О.Н., Аксенова И.Н. // Крым, стройиндустрия энергосбережение специализированный журнал, для строителей,арх. - Симферополь:МП"Консул",2009.-№1(2).-с.22,24.
10. Теплоснабжение установками термообежвреживания бытовыми отходов малой мощности[Текст]/ Зайцев О.Н. Аксёнова И.Н//: MOTROL. Motoryzacja i Energetyka rolnictwa. Motorization and power industry in agriculture. Volume 11A,SIMFEROPOL-LUBLIN, 2009. - с.178-182.
Аксьонова І.М. Енерго- та ресурсозберігаючі технології муніципальної теплоенергетики на основі установок термознешкодження відходів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. - Одеський національний політехнічний університет, 2010.
Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі дослідження, направлених на створення і вдосконалення систем теплопостачання з джерелом теплової енергії від установок термічного знешкодження твердих побутових відходів, створення методології постановки, теоретичного і практичного вирішення проблеми районування систем теплопостачання міст є актуальними.
Обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету й завдання досліджень. Виконано аналіз сучасного стану питання.
На основі дослідження моделей та реальних умов розроблені принципи теплопостачання міської території автономними котельними установками термічного знешкодження твердих побутових відходів. Визначені критерії оцінки і аналізу території теплопостачання для проведення інженерного районування. Сформовані принципи и методи інженерного районування міського середовища для раціонального розміщення автономних котелень з установками термічного знешкодження твердих побутових відходів.
За результатами дослідження взаємодії двофазних закручених струменів при спалюванні твердих побутових відходів в модулі термознешкодження ТПВ визначені поля швидкості, тиску, температури та передача теплової енергії теплоносію. Встановлено тип пристрою спалювання, найбільш ефективно та безпечно нейтралізуючий тверді побутові відходи. Проведено еколого-економічне обґрунтування запропонованого засобу термознешкодження твердих побутових відходів з утилізацією тепла.
Ключові слова: теплопостачання, термознешкодження відходів, утилізація тепла, двофазні закручені струмені, поля швидкості,температури та тиску.
Аксёнова И.Н. Энерго- и ресурсосберегающие технологии муниципальной теплоэнергетики на основе установок термообезвреживания отходов. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика.- Одесский национальный политехнический университет, 2010.
Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме исследований, направленных на создание и совершенствования систем теплоснабжения с источником тепловой энергии от установок термического обезвреживания отходов, создания методологии постановки, теоретического и практического решения проблемы районирования систем теплоснабжения городов.
Обоснована актуальность теми, сформулирована цель и задачи исследований. Выполнен анализ современного состояния вопроса. На основе исследования моделей и реальных условий разработаны принципы теплоснабжения городской территории автономными котельными установками термического обезвреживания твердых бытовых отходов. Определены критерии оценки и анализа территории для проведения инженерного районирования. Сформированы принципы и методы инженерного районирования городской среды для рационального размещения автономных котельных с установками термического обезвреживания твердых бытовых отходов.
На основании исследования двухфазных закрученных потоков при сжигании твердых бытовых отходов в модуле термообезвреживания ТБО определены поля скорости, температуры, давления и передача тепловой энергии теплоносителю. Установлен тип устройства сгорания, наиболее эффективно и безопасно нейтрализующий твердые бытовые отходы.
Проведено эколого-экономическое обоснование предложенного способа термического обезвреживания твердых бытовых отходов с утилизацией тепла.
Ключевые слова: теплоснабжение, термообезвреживание отходов, утилизация тепла, двухфазные закрученные потоки, поля скорости, температуры и давления.
Aksеnova I.N. Energy- and resource-saving technologies of municipal heat-and-power engineering on the basis of equipment of thermo- deactivation wastes. - Manuscript.
Thesis for a Scientific Degree of Candidate in Engineering Speciality 05.14.06 - "Technical Thermophysics and Industrial heat Engineering". - Odessa National Polytechnic University, Odessa, 2010.
Dissertation work is devoted the actual problem of researches, directed on creation and perfections of the systems of heat supply with the source of thermal energy from the equipments of the thermal deactivation of wastes, creation of methodology of accentuation, theoretical and practical decision of problem of districting of the systems of heat supply of cities.
Actuality of theme is grounded, a purpose and tasks of researches is formulated. The analysis of the modern state of question is executed. On the basis of research of models and real terms principles of heat supply of city territory the autonomous caldron equipment of the thermal rendering of hard domestic wastes are developed. The criterion of estimation and analysis of territory are certain for a examine engineering districting. Principles and methods of the engineering districting of city environment are formed for the rational placing of autonomous boiler rooms with equipments of the thermal rendering of hard domestic wastes.
On the basis of research of diphasic involute streams at incineration of hard domestic wastes in the module thermo- deactivation wastes the fields of speed, temperatures, pressures and transmission of thermal energy to heat-transfer, are certain. The type of combustion chamber is set, most effectively and safely neutralizing hard domestic wastes.
The ekology-ekonomical ground of the offered method of the thermal rendering of hard domestic wastes is conducted with utilization of heat.
Keywords: heat supply, thermo-deactivation of wastes, utilization of heat, two-phase involute streams, fields of speed, temperature and pressure.
2
18
Автор
solarvvs
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
108
Размер файла
431 Кб
Теги
10aimutv
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа