авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Александрович регенерация катионитов с использованием компонентов топочных газов

г\,ъ г-52.

УДК 66.02 + 66.011 + 662.613.5

На правах рукописи

i ГЛАЗЫРИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ РЕГЕНЕРАЦИЯ КАТИОНИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ 05.14.04 - «Промышленная теплоэнергетика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Павлодар 2002

Работа выполнена в Павлодарском Государственном университете им. С. Торайгырова.

Научный консультант доктор технических наук, профессор Апияров Б. К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сулейменов К. А.

кандидат технических наук, доцент Календарев Р. Н.

Ведущ ая организация: Казахская Г осу дарственная Архитектурно строительная Академия.

Защ ита состоится 2002 года в часов на заседании Диссертационного Совета ДС 53.06.01 по специальности 05.14.04. «Промышлен­ ная теплоэнергетика» при ОАО «Казахский научно-исследовательский институт энергетики им. академика Чокина Ш. Ч.» по адресу: 480012, г. Алматы, ул. Бай турсы нулы 85.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью просим присылать по ад­ ресу: 480012, г. Алматы, ул. Байтурсынулы 85.

Автореферат разослан « У » С^-^~С^€лХ.7й02 г.

Ученый секретарь диссертационного coBgitf7 V кандидат техн. наук Баеков Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В настоящее время насчитывается около 300 различных видов производств, требующих ту или иную степень предварительной обра­ ботки применяемой природной воды. Особенно высокие требования к исходной воде предъявляет теплоэнергетическое производство.

В теплоэнергетике в качестве основной используется ионообмен­ ная технология подготовки воды с применением ионообменных мате­ риалов. При эксплуатации ионообменных материалов их периодиче­ ски регенерируют для восстановления ионообменной способности.

Основной задачей эксплуатации ионообменных фильтров является достижение и поддержание высоких технико-экономических показа­ телей их работы, а именно: минимального удельного расхода соли и расхода воды на собственные нужды, высокой обменной емкости, возможности организации эксплуатации ВПУ по бессточной схеме.

Подготовка воды для котлов давлением 10 МПа и выше осущест­ вляется по технологии химического обессоливания с использованием катионитов и анионитов. Для котлов среднего и низкого давления, для тепловых сетей и других теплоэнергетических установок использует­ ся технология умягчения, т.е. удаления из воды катионов жесткости (Са2+ и Mg2+) в схеме натрий - катионирования. Для регенерации ка тионитных фильтров в схеме умягчения воды используется поварен­ ная соль NaCl.

Сточные воды после регенерации Na - катионитных фильтров имеют нейтральную реакцию среды. Максимальная концентрация сбрасываемых солей достигает 70000 мг/л, общая жесткость - до мг-экв/л. В среднем при выработке 1 МВт*ч со Т^Г гКрчги струями Пэзлодарскаяобласти''я библиогена вается около 0,7 кг солей. Это приводит к увеличению солесодержа ния воды в водоемах, что противоречит санитарным нормам и увели­ чивает затраты на дальнейшую обработку такой воды.

На предприятиях топливно-энергетических комплексов прораба­ тывался вопрос возможности организации бессточных схем водопод­ готовительных установок, что позволило бы резко снизить количество сбросных загрязненных вод в водоемы. Однако расчеты показывают, что монтаж бессточных схем ВПУ увеличивает стоимость, ее в 34 раза, а себестоимость обессоленной воды увеличивается в 7-8 раз. Поэтому на такую схему не всегда можно согласиться. По бессточной схеме технологии умягчения аналогичные расчеты отсутствуют, но порядок цифр результатов совпадает.

В этих условиях является актуальным поиск новых недорогих и недефицитных регенерирующих реагентов и разработка новых техно­ логий водоподготовки и регенерации ионитов, сберегающих уже из­ вестные реагенты, и снижающие сбросы загрязненных вод.

В уходящих газах, при сжигании топлива, содержащего серу, практически вся сера окисляется до сернистого ангидрида SO2, и только 1% - до серного ангидрида SO3. Проблема неблагоприятного влияния присутствующих в атмосферном воздухе оксидов серы на здоровье людей и окружающую среду давно перешагнуло националь­ ные границы и является предметом постоянного внимания в индуст­ риально развитых странах мира.

В связи с вышесказанным представляет интерес вопрос исполь­ зования компонентов топочных газов, получаемых при сжигании ма­ зута, и части отмывочной воды при регенерации катионитового фильтра для приготовления регенерационных растворов схем умягче­ ния, что позволило бы снизить расход соли, уменьшить количество сбросной воды, и улучшить экологическую обстановку на предпри­ ятии и прилегающей территории.

Ц елью работы является:

Использование компонентов топочных газов и сбросной воды натрий - катионитных фильтров для приготовления регенерационных растворов, а также использование сбросной воды в схеме очистки га­ зов для повышения степени улавливания сернистых составляющих, что позволит эксплуатировать ВПУ в режиме бессточной схемы.

Научная новизна Исследована регенерационная способность растворов, приго­ товленных с использованием компонентов топочных газов, на воде различного качества, в том числе на сбросной отмывочной воде, после регенерации натрий - катионитовых фильтров.



Разработаны технология и режимы регенерации катионитов растворами, приготовленными с использованием топочных газов и сбросной отмывочной воды.

Исследованы возможность и эффективность использования сбросной регенерационной воды натрий - катионитных фильтров для повышения степени улавливания сернистых составляющих топочных газов в мокром скруббере.

Настоящая работа выполнялась на кафедре «Тепловые электри­ ческие станции и теплоэнергетика» института «Энергетики и автома­ тизации» Павлодарского Государственного университета им. С. То­ райгырова, на базе котельной Аксуского ферросплавного завода и Экибастузской ТЭЦ и является частью проводимых в Республике Ка­ захстан исследований, направленных на создание новых прогрессив­ ных технологий, на снижение вредных выбросов в атмосферу от сжи­ гания органических топлив, снижение затрат на регенерацию ионитов схем ВПУ, создание бессточных водоподготовительных установок.

Практическая ценность работы:

Разработаны технология и режимы использования компонен­ тов топочных газов и части сбросной отмывочной воды натрий - ка тионитовых фильтров для приготовления регенерационных растворов и их использования в процессе регенерации.

На котельной Аксуского завода ферросплавов проведены опытно - промышленные испытания установки для приготовления и использования регенерационных растворов на основе сбросной отмы­ вочной воды натрий - катионитовых фильтров с использованием ком­ понентов топочных газов, которые показали возможность снижения расхода соли на регенерацию на 30%.

На Экибастузской ТЭЦ проведены исследования по возмож­ ности и эффективности использования сбросных регенерационных вод натрий - катионитных фильтров для повышения степени улавли­ вания сернистых составляющих топочных газов в скруббере до 21 24%, против 8 - 13% при использовании технической воды.

Показана возможность работы схемы ВПУ Экибастузской ТЭЦ в режиме бессточной схемы.

Основные положения, выносимые на защиту:

Исследование возможности и разработка технологии исполь­ зования компонентов топочных газов по приготовлению регенераци­ онных растворов схем умягчения на воде различного качества для ре­ генерации катионита.

Технология приготовления и использования регенерационного раствора, приготовленного на основе сбросной отмывочной воды на­ трий - катионитных фильтров с использованием компонентов топоч­ ных газов, для регенерации фильтров схем умягчения.

Эффективность использования сбросной регенерационной во­ ды натрий - катионитных фильтров для повышения степени улавли­ вания сернистых составляющих топочных газов в скруббере.

Возможность использования сбросной воды схем умягчения ВПУ в цикле теплоэнергетического производства, что приближает схему ВПУ к бессточной.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и об­ суждались на: научно-технической конференции «Наука и новая тех­ нология в развитии Павлодар - Экибастузского региона» (1993 г.) г.

Алматы, на семинаре секции теплоэнергетики Казахского научно исследовательского института энергетики имени академика III. Ч. Чо кина (1998 г.), Международной научной конференции молодых уче­ ных «Молодые ученые - Будущее Казахстана», посвященной 100 летнему юбилею К. Сатпаева (1999 г.) г. Павлодар (2 доклада), Рес­ публиканской научной конференции «Наука и образование в страте­ гии регионального развития», посвященной 100-летию К.И. Сатпаева, (1999) г. Павлодар (3 доклада), на научных семинарах кафедры «Теп­ ловые электрические станции и промышленная теплоэнергетика».





Достоверность результатов работы.

Исследования проводились из п=3-н5 параллельных определений, кроме того, каждый эксперимент проводился из т=10-ь15 серий. Для этих выборок экспериментальных данных и для каждой точки, ука­ занной на графике, были рассчитаны стандартные отклонения и дове­ рительный интервал для доверительной вероятности Р = 0,95.

Публикации.

В целом по диссертационной работе опубликовано 16 работ, в том числе 1 монография (депонированная), 10 статей, 5 тезисов к докладам на научных конференциях, 8 публикаций написано в соавторстве.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения общим объёмом 114 стр., в том числе 33 рисунка, список литературы включа­ ет 126 наименований.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи и основные направления ис­ следований.

В первом разделе рассматривается современное состояние во­ просов утилизации сбросных регенерационных вод катионитовых фильтров, утилизации компонентов топочных газов энергетических производств, и проблемы эксплуатации ВПУ в режиме бессточной схемы. Из обзора литературных данных по созданию бессточных схем умягчения воды показана невысокая эффективность существующих схем и режимов.

Второй раздел посвящен лабораторным исследованиям возмож­ ности использования для регенерации натрий - катионитовых фильт­ ров, растворов, приготовленных с использованием компонентов то­ почных газов на основе конденсата, умягченной воды и сбросной ре­ генерационной воды. Учитывая, что в топочных газах высокое содер­ жание углекислого газа (до 17%), были проведены исследования воз­ можности регенерации катионита раствором углекислого газа. Иссле­ дования показали максимальную степень регенерации водным рас­ твором углекислого газа в условиях ВПУ до 5% при давлении 0, МПа. Следует предположить, что лишь при увеличении давления уг­ лекислого газа до 25 - 30 атмосфер (растворимость углекислого газа в воде при таком давлении 35 - 40 г/л) можно достигнуть степени реге­ нерации 35 - 40% при большом расходе регенерационного раствора.

В лабораторных условиях исследовали регенерирующую способ­ ность растворов, приготовленных с использованием «кислых» состав­ ляющих уходящих топочных газов котлов, сжигающих сернистый ма­ зут. Регенерационные растворы для лабораторной установки (рисунок 1) готовили в емкости пропуском через конденсат топочных газов.

Схема лабораторной установки для приготовления регенерационного раствора и регенерации катионита с использованием компонентов топочных газов Рисунок 1.

В печи 2 сжигался малосернистый мазут. Образующиеся при этом топочные газы вентилятором 1 через холодильник 3 подавались в бак приготовления регенерационного раствора 6 под слой воды.

Расход газа измерялся ротаметром 4. Насыщение раствора газами проводилось до необходимого pH, измеряемого рН-метром 5 типа pH - 150. Проверка регенерационной способности проводилась в фильт­ ре 7, заполненным среднекислотным катионитом - сульфоуглем. По­ сле регенерации раствор собирался в баке 8.

Перед началом проведения опытов выполняли анализ топочных газов. Топочные газы из печи поступали в колбу емкостью 1 л, уста­ новленную взамен емкости 6 и заполненную 20% раствором КОН.

Перед выходом газа в атмосферу ставили контрольную колбу с рас­ твором КОН. Пропуск газа через раствор осуществляли в течение 1 ч.

Затем раствор анализировали на содержание ионов HSO, титрованием раствором йода, на ионы SO42’ - осаждением ВаС12, на ионы СОІ~ титрованием НС1, на ионы N02- титрованием KMnOt, по известным методикам. После определения содержания газов в растворе выполня­ ли пересчет на содержание компонентов в газах в процентном отно­ шении. В результате проведенных анализов проб в составе уходящих топочных газов определили содержание диоксида серы S02 от 0,2% до 0,3%, SO, от 0,02% до 0,03%, а углекислого газа от 15,2% до 17%.

В первой серии опытов регенерация проводилась в динамических условиях. В пробах отмывочной воды на сбросе определялись зависимо­ сти общей жесткости Ж и pH от объема пропущенного через катионит регенерационного раствора: для различных pH исходного регенераци­ онного раствора, различных объемов сульфоугля, при пропуске регене­ рационного раствора прямотоком и противотоком, при различных тем­ пературах и различных скоростях пропуска регенерационного раствора.

При использования конденсата и компонентов топочных газов регенерационные растворы имеют следующий состав:

при pH = 1 - H2SO4 до 0,1 г-моль/л и следовые количества H2S 0 3;

при pH = 2 - H2SO4 до 0,03 г-моль/л, H2S 03 - 0,05 - 0,08 г моль/л и следовые количества HNO3 и HNO2..

В растворах были обнаружены малые количества V, Ва, Ti и дру­ гих тяжелых металлов, которые в водном растворе являются катализа торами окисления S 0 32' и HSO3' в S 042 по реакции ' H2S 0 3 + ‘ 2 • О2 - H2S / (D чем и объясняется высокая концентрация H2S 0 4 и практически полное отсутствие растворенного кислорода.

При регенерации раствором, приготовленным на основе конден­ сата, насыщенным топочными газами, при pH = 1, максимальная кон­ центрация ионов жесткости в воде на сбросе достигала 30 мг-экв/л, а степень регенерации 46% - 51% при соотношении объема раствора к объему сульфоугля, равному 1 0 /1 (рисунок 2).

Сравнение регенерирующей способности водных растворов хлорида натрия и топочных газов о о 200 400 600 800 1000 V, см 1 - раствор соли;

2 - раствор топочных газов на конденсате.

Рисунок 2.

В следующей серии опытов проводились исследования регенера­ ционной способности раствора, приготовленного с использованием компонентов топочных газов в зависимости от направления подачи его на фильтрующий материал сверху - прямотоком и снизу —проти­ вотоком. При выходе на регенерацию в фильтре верхний слой катио­ нита максимально вступил в ионный обмен с катионами воды, а ниж­ ний слой - частично. Подача регенерационного раствора противото­ ком, снизу вверх, позволяет чистый регенерационной раствор подать в первую очередь на незагрязненный катионит. При регенерации пря­ мотоком продукты регенерации из загрязненного слоя проходят и че­ рез относительно чистые нижние слои катионита, загрязняя его, при этом необходимо использовать дополнительный регенерационный раствор. Сравнительный анализ показал, что степень регенерации при противотоке выше на 15%, чем при прямотоке.

Исследовалась зависимость регенерационной способности рас­ твора, приготовленного с использованием компонентов топочных га­ зов на воде различного состава, от скорости пропуска его через катио­ нит. Для растворов топочных газов, приготовленных на конденсате, изменение линейной скорости регенерации от 4 до 25 м/час не влияет заметным образом на зависимость жесткости отмывочной воды на сбросе (рисунок 3) и величину pH (рисунок 4) от количества пропу­ щенного регенерационного раствора через катионит. Ж- f {V) и рН=/(К).

Степень регенерации для всех скоростей пропуска раствора ко­ леблется от 39% до 42%. При повышении скорости пропуска регене­ рационного раствора, приготовленного на основе сбросной отмывоч­ ной воды с использованием компонентов топочных газов, от 4 до м/ч степень регенерации снижается на 20-22%. При увеличении ско­ рости пропуска 6% раствора хлорида натрия через катионит степень регенерации снижается на 30-33%.

Зависимость регенерационной способности раствора, приготовленного с использованием гоночных газов на основе конденсата, от скорости пропуска его через катионит.

V.CM 1 - 1,7 м/ч;

2 - 4 м/ч;

3 - 8 м/ч;

4 - 2 5 м/ч.

Соотношение объемов регенерационного раствора к катиониту 10/1 при рН=2.

Рисунок 3.

Проверялась регенерационная способность раствора, приготов­ ленного на основе конденсата и использованием топочных газов, в за­ висимости от его температуры. При увеличении температуры с 20 до 60 градусов степень регенерации катионита увеличивалась незначи­ тельно: с 41 до 47%.

Третий раздел посвящен исследованиям регенерационных рас­ творов, приготовленных с использованием компонентов топочных га­ зов на воде различного состава в промышленных условиях. Была соз­ дана установка, представленная на рисунке 5.

Зависимость pH регенерационного раствора, приготовленного с использованием топочных газов на основе конденсата, от объема пропущенного раствора при различных значениях скорости пропуска.

V, см 1 - 1,7 м/ч;

2 - 4 м/ч;

3 - 8 м/ч;

4 - 2 5 м/ч.

Соотношение объемов регенерационного раствора к катиониту 10/1 при рН=2.

Рисунок 4.

Приготовление раствора в емкости 3 выполняли при подаче газа вентилятором, производительность которого не превышала 1300 м3/ч.

В этом случае значение pH, равное 3,5, достигалось через 1,5 ч работы установки. Достижение более низкого значения pH требует более продолжительного насыщения раствора газами и зависит также от концентрации сернистых составляющих в топочных газах.

В регенерационных растворах обнаружено незначительное со­ держание кислорода, что объясняется десорбцией кислорода при на­ сыщении воды топочными газами и химическим обескислороживани­ ем растворов в результате реакций:

НСОз' + S 0 2 = H S 0 3' + С 0 2;

(2) lISO~ 0 2— S OI + +Я\ (з ) в которых катализаторами являются тяжелые металлы, следовые ко­ личества которых были обнаружены в растворе эмиссионным спек­ тральным анализом. При pH = 3,5 и ниже углекислый газ практически полностью высален из раствора.

Схема для приготовления регенерационных растворов на основе сбросной воды с использованием компонентов топочных газов и регенерации Na - катионитных фильтров.

1 - газоход;

2 - вентилятор;

3 - бак для приготовления регенерационного раствора объемом 80 м3;

4 - деаэрационная колонка;

5 - линия рециркуляции раствора;

6 подача регенерационного раствора в катионитовый фильтр;

7 - катионитовый фильтр;

8 - бак сбора сбросной воды химводоочистки;

9 - трубопровод подачи воды с химводоочистки;

10,12 - насосы;

11 - линия сброса регенерационного рас­ твора для повторного использования;

13 - бак приема отработанного регенераци­ онного раствора;

14 - линия подачи отработанного регенерационного раствора для повторного использования;

15 - насос подачи соли;

16 - ячейка мокрого хранения соли;

17 - дренаж;

18 - подача сбросной воды на скруббер и в бак 8.

Рисунок 5.

В работе была изучена эффективность регенерации катионита смешанным раствором, содержащим 2% хлорида натрия и до 0,05 г ион/л сернистой и серной кислот с pH раствора, равным 1,85, который получали насыщением кислыми составляющими топочных газов 2% го раствора NaCl. На рисунке 6 представлены кривые зависимостей при регенерации катионита раствором с рНи = 1,85. Объем загру­ (;

х женного катионита в фильтре К„„,=18,2 м3.

Регенерация катионита смешанным раствором хлорида натри» и топочных газов (анализ раствора на сбросе) V, м Л 1 - 1-й фильтроцикл;

2 - 2-й фильтроцикл;

3 - 3-й фильтроцикл;

4 - 4-й фильтро цикл;

5 - pH раствора на сбросе за фильтром.

Рисунок 6.

В промышленных условиях исследовали возможность использо­ вания сбросной щелочной воды для приготовления регенерационного раствора с использованием топочных газов и применения его для ре­ генерации катионитных фильтров схем умягчения воды. Для исследо­ вания отбирали сбросную воду с анионитных фильтров схем обессо ливания и насыщали ее кислыми составляющими топочных газов кот лов, сжигающих угли Экибастузского месторождения. При исследова­ нии провели по 15 фильтроциклов, на сульфоугле марки СК на двух параллельно работающих натрий - катионитных фильтрах. Катионит одного из фильтров регенерировали 6% раствором хлорида натрия, катионит второго регенерировали раствором, приготовленным на ос­ нове сбросных щелочных вод при насыщении их топочными газами.

Установлено, что фильтроциклы второй загрузки снижаются на 20 30%. Для взрыхления и отмывки материала применяли умягченную воду. При проведении опытов выдерживались одинаковые, принятые:

в эксплуатации, режимы взрыхления, регенерации и отмывки катио­ нита. Расход раствора, приготовленного с использованием топочных газов, на регенерацию составлял от 3 до 4 объемов на один объем за­ груженного материала. Регенерационный раствор насыщали по вели­ чине pH до 8,1, что позволяет сохранить регенерационную способ­ ность раствора. В процессе проведения регенерации и при фильтро цикле на сбросе за фильтром pH воды мало отличается от pH на входе в фильтр. За фильтроцикл обрабатывалось воды от 92 до 103 м3/м3 за­ груженного материала при исходной жесткости 2 мг-экв/л и средней жесткости обработанной воды 0,5 мг-экв/л.

Проверялось влияние на катионит многократного использования регенерационных растворов, приготовленных на основе сбросной во­ де натрий - катионитных фильтров с жесткостью не более 30 мг-экв/л после их подкисления топочными газами до исходных значений pH = 2,0. При этом, как показали наши исследования, выпадения осадков солей кальция и магния на катионите не наблюдается, а степень реге­ нерации катионита практически мало зависит от содержания в регене­ рационном растворе ионов кальция и магния в интервале до 60-70 мг экв/л, и находиться на уровне 41 - 65%. Это дает возможность много­ кратной регенерации катионита раствором, приготовленным на сбросной воде, после его донасыщения топочными газами.

На рисунке 7 представлен график зависимости жесткости и pH в воде на сбросе за фильтром при регенерации растворами топочных га­ зов с рН=2,0 содержащими 0,03 мг-экв/л, 11 мг-экв/л и 29,54 мг-экв/л ионов кальция.

Результаты исследований по возможности многократного ис­ пользования регенерационного раствора, приготовленного на основе сбросной регенерационной воде с жесткостью не более 30 мг-экв/кг и компонентов топочных газов для регенерации катионита в схеме умягчения, показали, что степень регенерации незначительно увели­ чивается с каждым фильтроциклом, что можно объяснить следую­ щим:

Предположительно имеет место так называемый эффект «тре­ нировки» катионита. Т.е. сульфогруппы катионита подстраиваются именно под данный раствор для быстрого и удобного «захвата» ка­ тиона из раствора. Тем самым, с каждым фильтроциклом в ионный обмен вступают все новые сульфогруппы катионита, не задействован­ ные ранее.

Регенерационный раствор, приготовленный с использованием компонентов топочных газов, обладает свойством создавать новые сульфогруппы в структуре катионита при ионном обмене. Эта воз­ можность подтверждается группой английских ученых во главе с Дранофом и Лапидусом.

График зависимости жесткости и pH в воде на сбросе за фильтром при многократной регенерации сульфоугля раствором, приготов­ ленным с использованием компонентов топочных газов (рН=2,0) V, см Жиа =0,03 мг-экв/кг, сте­ 1 - первое использование регенерационного раствора.

r/t = 41%;

2 - второе использование регенерационнрго раство­ пень регенерации Жих=11 мг-экв/кг, г/2=43%;

3 - третье использование регенерационного рас­ с ра, Жи =29,54 мг-экв/кг, ^ 3=47%.

сх твора Рисунок 7.

В четвертом разделе рассматривается вопрос полного использо­ вания стоков водоподготовительной установки. Были исследованы количественный и качественный состав сбросных вод ВПУ, работаю­ щей'- по схеме натрий - катионирования. На ряде предприятий, исходя из среднестатистических данных были предложены следующие реко­ мендации использования сбросной воды:

воду, взрыхляющую катионит, подавать в бак для отстоя. От­ стоянную воду отправлять в бак исходной воды и использовать по­ вторно в цикле ВПУ, а осадок направлять в мокрый скруббер;

сбросную регенерационную воду с жесткостью более 30 мг экв/кг использовать в скруббере для повышения степени улавливания сернистых составляющих топочных газов.

Сбросную отмывочную воду с жесткостью менее 30 мг-экв/кг собирать в баке приготовления регенерационного раствора для насы­ щения компонентами топочных газов и повторного использования для регенерации натрий - катионитных фильтров.

Исследования показали, что использование сбросной регенераци­ онной воды дает степень улавливания сернистых составляющих то­ почных газов в существующем мокром скруббере 22 - 28%, а исполь­ зование пенного слоя в реконструированном скруббере повышает степень улавливания до 36%. При этом, количество сбросной регене­ рационной воды с натрий - катионитного фильтра, диаметром 3 м, за­ груженного сульфоуглем, составляет около 20 м3 и может обеспечить водой 2 скруббера, установленных в схеме очистки газа котлов типа БКЗ - 50 - 39Ф, сжигающего угли Экибастузского месторождения.

Если в сбросную воду добавлять около 1% продувочной воды котлов, что повышает pH воды до 9,3, степень улавливания сернистых составляющих в пенном слое повысится до 60 - 70%.

В пятом разделе рассматривается оценка погрешности приборов, методов и результатов измерений. Для оценки погрешности использу­ ется распределение Стьюдента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ На основании разработок, выполненных в диссертации, установлено:

1. Показана возможность организации бессточной схемы ВПУ, работающей по технологии умягчения, за счет использования сброс­ ной воды в цикле теплоэнергетической установки.

2. Исследована возможность повторного использования сброс­ ной воды ВПУ с жесткостью не более 30 мг-экв/кг для приготовления регенерационного раствора путем насыщения ее компонентами то­ почных газов.

3. Исследованы режимы регенерации натрий - катионитных фильтров регенерационным раствором, приготовленного на основе сбросной регенерационной воды с использованием компонентов то­ почных газов: в режиме противотока и прямотока;

при различных температурах;

при различных скоростях подачи раствора на катионит;

многократного использования раствора ( 5 - 7 кратное) после его до­ полнительного насыщения топочными газами.

Показано, что при многократном использовании такого раствора фильтроцикл увеличивается, предположительно за счет эффекта «тре­ нировки» катионита, а также появления в структуре катионита новых сульфогрупп.

4. Проверена эффективность использования сбросной регенера­ ционной воды натрий - катионитных фильтров в мокром скруббере заводского проекта и в реконструированном скруббере, работающего с пенным слоем. Степень улавливания, по сравнению с используемой технической водой, увеличивается: в скруббере заводского проекта - с 0,21 г/м3 до 0,405 г/м3 и составляет 22 - 28%;

в реконструированном скруббере с пенным слоем - повышается до 36 %.

5. Сбросная регенерационная воды с натрий - катионитных фильтров содержит большое количество катионов кальция, магния, натрия, анионов хлора и незначительную концентрацию анионов S042-, что предотвращает возможность образования гипса в схеме очистки топочных газов.

6. Создание бессточной схемы ВПУ с использованием 40% сбросной регенерационной воды с большой жесткостью для увеличе­ ния степени улавливания сернистых составляющих топочных газов в скруббере, использованием части сбросной отмывочной воды с жест­ костью менее 30 мг-экв/кг, насыщенной компонентами топочных га­ зов, для регенерации натрий - катионитных фильтров ВПУ со средней производительностью 500 т/ч по первой ступени и 200 т/ч по второй ступени позволяет получить следующие экономические эффекты:

Экономический эффект от экономии 30% поваренной соли на регенерацию катионита 1067256 тенге/год;

Экономический эффект от экономии воды на собственные ну­ жды 774792 тенге/год;

Экономический эффект от снижения штрафных санкций на сброс сточных вод ВПУ с большим солесодержанием 4316439,6 тен­ ге/год;

Экономический эффект от снижения штрафных санкций за выбросы сернистых составляющих топочных газов 1176893,2 тен­ ге/год.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Глазырин С. А. Использование компонентов дымовых газов в промышленности, (депонирована) Алматы: Гылым, 1998 г. 48 стр.

2. Глазырин С. А., Белоглазов В. П., Кравцов А. А. Теоретиче­ ские и эмпирические исследования градиентного сепаратора. Ново­ сибирск, НГАВТ «Сборник научных трудов», стр. 65 - 73, 1998 г.

3. Глазырин С. А., Глазырин А. И., Глазырин А. А. Исследование возможности использования минерализованных вод различного состава для повышения степени очистки топочных газов от сернистых состав­ ляющих. Павлодар, ПГУ «Вестник 111У №1», стр. 86-93, ISSN, 2002 г.

4. Глазырин С. А., Глазырин А.И. Особенности регенерации ка­ тионитов водными растворами дымовых газов. Павлодар, ПаУ «Мате­ риалы научной конференции молодых ученых», стр. 48-50, ISBN 9965-449-31-7, 1999.

5. Глазырин С. А., Глазырин А.И. Регенерационная способность водных растворов углекислого газа. Павлодар, ПаУ «Материалы на­ учной конференции молодых ученых», стр. 50-52, ISBN 9965-449-31 7, 1999.

6. Глазырин С. А. Закономерности ионного обмена в статических условиях. Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова «Материалы Республи­ канской научной конференции «Наука и образование в стратегии ре­ гионального развития», посвященной 100-летию К.И. Сатпаева», г., стр. 134 - 137, ISBN-9965-449-60-0.

7. Глазырин С. А. Закономерности ионного обмена в кинетиче­ ских условиях. Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова «Материалы Рес­ публиканской научной конференции «Наука и образование в страте­ гии регионального развития», посвященной 100-летию К.И. Сатпае­ ва», 1999 г, стр. 1 3 7 - 138, ISBN-9965-449-60-0.

8. Глазырин С. А. Создание модели расчета различных ионов и ионов углекислоты регенерационной воды при регенерации катионита растворами углекислого газа. Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова «Материалы Республиканской научной конференции «Наука и обра­ зование в стратегии регионального развития», посвященной 100 летию К.И. Сатпаева», 1999 г., стр. 138 - 141, ISBN-9965-449-60-0.

9. Глазырин С. А., Глазырин А. И. Аналитический обзор вариан­ тов использования топочных газов котлов для получения отдельных компонентов и их смесей при создании «Универсальной установки».

Павлодар: ЦНТИ, 1998 г., 36 стр.

10. Глазырин С. А. Исследование возможности регенерации ка­ тионита растворами на основе углекислого газа. Павлодар: ЦНТИ, 1998 г. № 108-98. 7 стр.

11. Глазырин С. А., Глазырин А. И. Варианты использования кислых составляющих топочных газов. Приготовление регенерацион­ ных растворов. Павлодар, ЦНТИ, 1998 г., № 95-98, 96-98, 10 стр.

12. Глазырин С. А. Универсальная установка для использования компонентов дымовых газов на котлах низкого давления. Павлодар:

ЦНТИ, 1998 г. № 109-98. 5 стр.

13. Глазырин С. А. Универсальная установка для использования компонентов дымовых газов на ТЭС с котлами высокого давления.

Павлодар: ЦНТИ, 1998 г. № 111-98. 6 стр.

14. Глазырин С. А. Универсальная установка для использования отходящих газов котлов на заводах, имеющих сбросные щелочные воды. Павлодар: ЦНТИ, 1998 г. № 110-98. 6 стр.

15. Глазырин А.И., Глазырин С.А. Разработка типовой схемы и технологии для нейтрализации сбросных щелочных вод заводов мо­ лочной промышленности кислыми составляющими топочных газов при одновременной очистке их от сернистых примесей, ЦНТИ Павло­ дар, 1998, 4 с.

16. Глазырин С. А., Глазырин А. И. Разработка технологий и схемных решений по нейтрализации щелочных сбросных вод заводов молочной промышленности кислыми составляющими топочных газов котлов. Павлодар: ЦНТИ, 1998 г. № 105-98, 106-98, 107-98. 15 стр.

ГЛАЗЫРИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ОТТЫ ГАЗДАР ПАЙДАЛАНУ АРЬІЛЫ КАТИОНИТТЕРДІ РЕГЕНЕРАЦИЯЛАУ Техника ылымдары кандидаты ылыми дрежесін іздену диссертациясыны авторефераты 05.14.04 - «нерксіптілік жылуэнергетика» Диссертацияда Na - катионитгі (фильтрлерді) сзгіштерді регенеративті ерітінді дайындаанда отты газдардын компонентта ры пайдалану суратар тексерілген. Жне айталап пайдыланылаты ааба суларды су дайындау ондырыларда ммкіндік зерттелген.

Мндай жадайда СД - ларды слбасы ааба сусыз болыуна тиісті.

Стансаларды циклдардарында отты компонентары пайдала ну технологиясы мен ондырыш слбасынын шешімі табылан.

SERGEY A. GLAZYRIN THE REGENERATION OF CATIONITES WITH USING THE FUEL GAS COMPONENTES Thesis for the degree of the candidate o f technical sciences 05.14.04 —«Industrial heat-and-power engineering» Questions o f using furnace gases components for preparing regener­ ating aperture of Na- kation filters are studied in the dissertation.

The possibility of using waters in waterpreparing sets what approximates the WPU scheme to the drainless scheme.

The setting scheme has been worked out and technology o f using furnace gases components and sewer water in the set o f station has been proposed.

Подписано в печать 14.04.2002 г.

Формат 29,7x42 1/4. Уел. печ. л. 1,63.

Печать трафаретная. Тираж 100 экз.

Заказ А-5.19.

Редакционно-издательский отдел Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова.

637034, г. Павлодар, ул. Ломова, 64.

Тел. (3182)45-11-

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.