ЦЕЛЬ. Провести исследование, позволяющее повысить достоверность прогнозирования величины электропотребления и потерь электроэнергии на промышленном предприятии.

МЕТОДЫ. Используются методы определения и прогнозирования параметров расхода и потерь электроэнергии на промышленных объектах.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для уточнения величины потерь электроэнергии предлагается использовать коэффициенты - учитывающий вид графиков нагрузки и показывающий соотношение значений суммы квадратов токов (мощностей) переменного графика нагрузки и значений суммы средних токов (мощностей), т.е. соотношение потерь электроэнергии при работе нагрузки по переменному и равномерному графикам (К_граф), а также коэффициент, учитывающий топологию схемы (К_топ). Проведено исследование радиальных и магистральных схем сетей и определены потери электроэнергии с использованием предлагаемых коэффициентов. Рассчитаны величины эквивалентных сопротивлений цеховых схем сетей различной топологии. Приведены эксплуатационные данные участка цеховой сети. Выявлено, что при постоянном технологическом процессе увеличение эквивалентного сопротивления схемы сети обусловлено ростом сопротивлений контактов коммутационных аппаратов, установленных на линиях. Определена величина расчетного отпуска электроэнергии с использованием параметра среднего значения эквивалентного сопротивления. При этом погрешность вычисления расчетного отпуска по отношению к фактическому годовому отпуску электроэнергии составила 2,63%. По данным ретроспективных значений среднего эквивалентного сопротивления схемы возможно определить прогнозируемое значение данного параметра с помощью среднего значения коэффициента изменения эквивалентного сопротивления. Данные характеристики схемы рекомендуется применять при оценке и прогнозировании потерь и расчетного отпуска электроэнергии, что повысит достоверность прогнозируемых параметров для промышленных объектов.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть и решить задачу определения тепломассообменной эффективности и конструктивных характеристик барботажных ситчатых тарелок при охлаждении жидкой фазы и нагрева газа. Моделируется процесс контактного испарительного охлаждения воды воздухом в турбулентном барботажном слое при пенном режиме.

МЕТОДЫ. Использован подход с применением тепловых и массообменных чисел единиц переноса, где коэффициенты тепло- и массоотдачи вычисляются по критериальным выражениям или математической модели. Записано дифференциальное уравнение теплообмена в жидкой фазе с межфазным источником теплоты и уравнением баланса.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Приняты известные допущения о идеальном вытеснении газовой фазы по высоте газожидкостного слоя. Рассмотрены частные случаи записи уравнения теплообмена в виде ячеечной модели структуры потока жидкой фазы. Дан алгоритм определения термодинамических параметров при охлаждении воды воздухом с расчетом профилей температур воды и воздуха по длине ситчатой тарелки. Показаны примеры расчетов температуры охлаждаемой воды и нагреваемого воздуха при различной структуре потока и сравнение с аналогичным процессом на макете градирни с регулярной сетчатой насадкой. Сделаны выводы об эффективности барботажных и насадочных аппаратов. Представленная математическая модель и алгоритм расчета может использоваться при проектировании или модернизации барботажных аппаратов в различных отраслях промышленности и энергетике.

ЦЕЛЬ. Разработка технологических решений для снижения количества сточных вод и повторное их использование в цикле модернизированной установки водоподготовки на Стерлитамакской ТЭЦ.

МЕТОДЫ. Для решения поставленной цели использовались приемы системного анализа химико-технологической системы, определены источники и трансформация загрязняющих веществ.

РЕЗУЛЬТАТЫ. На сегодняшний день в России имеется опыт утилизации сточных вод водоподготовительных установок энергетических предприятий. В основном этот метод основывается на нейтрализации с применением различных дополнительных химических реагентов. В результате проведенного анализа были представлены варианты технологических схем модернизованной установки водоподготовки, где концентрат после установки обратного осмоса проходит дополнительную очистку с применением Н- и Na- катионитных фильтров при совместном либо локальном использовании. Вариант технологической схемы напрямую будет зависеть от качественного и количественного состава сточных вод. Для утилизации кислого отработанного регенерационного раствора предусмотрен гипсовый реактор, где в качестве продукта получают гипс. Данные технологические схемы позволяют очищать сточные воды установки и повторно их использовать. Данные схемы относятся к малосточным и являются перспективными направляем развития станций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанные технологические решения не требуют закупки дорогостоящих химических реагентов и оборудования, а требуют лишь переобвязки оборудования и наличия контактной емкости. Данные технологии являются ресурсосберегающими, в результате снижается потребление сырой воды за счет повторного использования отходов, т.е. цикл малосточный. В последние десятилетия многие производства переходят на политику малосточности. Т.к. сточные воды несут в себе большое количество ценных веществ, которые могут быть переработаны повторно и использованы.

ЦЕЛЬ. В работе исследуется авария, произошедшая 22 августа 2016 года в ЕЭС России. Начальные аварийные события случились в энергосистеме Свердловской области на Рефтинской ГРЭС – одной из самых мощных тепловых электростанций России. Затем последовали срабатывания технологических защит и, как следствие, каскадные отключения с нарушением целостности ЕЭС России.

МЕТОДЫ. В рамках поставленной задачи авторами был проведен ряд исследований, направленных на выявление причинно-следственных связей на основе актов расследования аварии.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Исследованы основания возникновения и развития аварии и выделены главные причины происшествия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Составлена единая причинно-следственная диаграмма возникновения и развития аварии с указанием событий, времени их возникновения и связей между ними.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть опыт применения отходов химводоподготовки в хозяйственной деятельности. Провести анализ научных публикаций российских и зарубежных авторов с целью определения наиболее востребованных отраслей промышленности в данном отходе и информации о уже реализованных в России и за рубежом проектах. Предоставить краткий анализ по основным направлениям переработки и утилизации осадков сточных вод в мире и в России. Оценить перспективы использования отходов химводоподготовки при обработке осадков сточных вод.

МЕТОДЫ. Для решения поставленной цели проведена оценка экологического воздействия отходов химводоподготовки на экологическую обстановку и здоровье людей на примере Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1). Проведен ряд исследований карбонатного шлама КТЭЦ-1 по определению гранулометрического и элементного состава.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Физико-химический состав карбонатного шлама зависит от ряда параметров системы водоподготовки на объекте энергетики: процесса известкования и коагуляции воды, количества нерастворимых солей, применяемой технологии обезвоживания и т.д. Карбонатный шлам нерастворим в воде, имеет типовой химический состав, содержащим карбонат кальция (CaCO₃), оксид кальция (CaO), карбонат магния (MgCO₃), оксид магния (MgO), гидроксид железа (Fe(OH)₃), диоксид кремния (SiO₂) и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование такого типа технологического процесса позволяет снизить количество используемого оксида кальция и заместить его оксидом кальция из карбонатного шлама. Использование карбонатного шлама в качестве стабилизатора осадка из-за содержания CaO подтверждается лабораторными исследованиями. За счет этих данных обеспечивается утилизация отходов химводоподготовки, достигается меньшее загрязнение объектов окружающей среды.

Ранее было проведено экспериментальное и теоретическое исследование пульсационного горения в трубе с тангенциальной подачей смеси пропан-бутанового топлива с воздухом. Было обнаружено, что результаты расчета частот колебаний газа значительно расходятся с экспериментальными данными. Одной из причин является гипотетический характер аксиального распределения скорости звука в камере сгорания. В данной работе это распределение находится на основании расчетно-экспериментальных данных о температуре газа.

ЦЕЛЬ. Определение аксиального распределения скорости звука в трубе с тангенциальной подачей смеси пропан-бутанового топлива с воздухом на основании результатов расчета температуры газа на входе трубы и результатов измерений температуры газа на выходе трубы.

МЕТОДЫ. Использовалось известное соотношение, связывающее скорость звука с температурой газа. Средняя по сечению температура газа на входе трубы находилась по известной полуэмпирической формуле. Вычисляя соответствующую скорость звука, определяем первый коэффициент линейного распределения скорости звука вдоль трубы. Скорость звука на выходе трубы вычислялась после усреднения значении температуры газа, измеренных термопарой вблизи стенки трубы и на её оси. Разница скоростей звука на концах трубы, отнесенная к её длине – это градиент скорости звука, т.е. второй коэффициент искомого распределения.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В работе описаны теоретическое и экспериментальное исследование пульсационного горения в трубе с тангенциальной подачей смеси пропан-бутанового топлива с воздухом. Получены зависимости коэффициентов распределения скорости звука от коэффициента избытка воздуха смеси пропан-бутанового топлива с воздухом и амплитуды колебаний давления на входе рассматриваемой экспериментальной камеры сгорания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработана расчетно-экспериментальная методика определения аксиального распределения скорости звука в трубе при горении в закрученном потоке. Для рассмотренной экспериментальной установки показано, что максимальное значение модуля градиента скорости звука соответствует коэффициенту избытка смеси пропан-бутанового топлива с воздухом, равному единице. Для всех значений коэффициента избытка воздуха градиент скорости звука в режиме пульсационного горения в 1,52 раза больше, чем при горении без колебаний газа. Полученные результаты будут использованы для расчета условий возбуждения и частоты колебаний газа в рассматриваемой экспериментальной камере сгорания.

ЦЕЛЬ. Определение эффективных методов улавливания и утилизации углекислого газа, поиск перспективных решений и апробирование методов улавливания двуокиси углерода на лабораторной установке. Наиболее популярны абсорбционные методы улавливания CO₂, где газ реагирует с жидким абсорбентом.

МЕТОДЫ. Лабораторная установка включает сам источник СО₂ (газовый баллон), компрессор, абсорбер и колбу с раствором гидроксида натрия для анализа эффективности поглощения. Эффективность оценивается титриметрическим способом, где в качестве титранта используют раствор соляной кислоты, в качестве индикаторов выступает фенолфталеин и метиловый оранжевый.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для анализа были выбраны доступные абсорбенты, которые есть на большинстве тепловых электрических станциях. В результате лабораторного эксперимента было обнаружено, что наибольшей сорбционной способностью обладает раствор гидроксида натрия 6%. На основе полученных данных разработана технологическая установка по улавливанию и утилизации двуокиси углерода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Декарбонизация промышленного энергетического сектора является сложным процессом, который требует глобальных перемен в топливной политике, а именно переход на безуглеродные энергетические ресурсы. Альтернативным энергетическим ресурсом является водородная энергетика, но даже тут присутствуют выбросы двуокиси углерода. Улавливание и утилизация помогут декарбонизировать основные источники загрязнения. Промышленное улавливание двуокиси углерода обладает большим потенциалом, который кроется в разнообразии использования сорбционных материалов.

ЦЕЛЬ. В соответствии с новыми требованиями отечественного природоохранного законодательства введены технологические принципы государственного регулирования негативного влияния энергетических предприятий на окружающую среду. Установленные принципы природоохранной деятельности предусматривают технологическое нормирование выбросов на основе внедрения наилучших доступных технологий, а также дифференцирование мер государственного регулирования для обеспечения экологической безопасности объектов теплоэнергетики. В рамках действующего природоохранного законодательства показана необходимость определения нормативов выбросов высокотоксичных веществ, которые обладают канцерогенными свойствами. Рассмотрены основные представители канцерогенных ПАУ, обнаруженные в дымовых газах котлов малой мощности до 1 МВт.

МЕТОДЫ. Методы исследования включали обобщение экспериментальных данных и расчетную оценку содержания канцерогенных выбросов, включая бенз(а)пирен в дымовых газах котлов с использованием статистических методов обработки данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Определена необходимость учета вклада вредности канцерогенных ПАУ в системе производственного экологического контроля на теплоэнергетических объектах при работе котлов малой мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты исследования могут найти применение на энергетических предприятиях для реализации требований нового природоохранного законодательства в части технологического нормирования канцерогенных выбросов, в том числе для разработки мероприятий по улучшению показателей экологической эффективности.

ЦЕЛЬ. Представленная работа ставит перед собой цель оптимизации режима работы асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором. Для реализации энергоэффективных режимов работы АД, работающих в системах автоматизированного электропривода, необходимо определить числовые значения параметров схемы замещения АД, токов протекающих по элементам схемы. При этом нет возможности непосредственного определения токов короткозамкнутого ротора, в соответствии с этим возникает необходимость идентификации токов короткозамкнутого ротора, которая должна решаться одновременно определением параметров схемы замещения АД.

МЕТОДЫ. Для анализа работы АД в технической и учебной литературе используют схемы замещения, которые представляют собой цепи с последовательным и параллельным соединением активных и индуктивных сопротивлений. Выполнено преобразование схемы замещения АД состоящей из последовательного и параллельного соединения активных и индуктивных сопротивлений, в схему состоящую из проводимостей. При преобразовании схемы замещения АД не вводились дополнительные зависимости и коэффициенты, и все допущения, которые принимаются для схем замещения АД, относятся к рассматриваемой схеме.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для исследования режимов работы АД, в работе предложена схем замещения, состоящая из проводимостей, что позволяет непосредственно определять активные и реактивные составляющие тока статора и ротора, соответствующие им мощности. Оценка эффективности работы двигателя, для предложенной схеме замещения, определяется отношением произведения активных проводимостей цепи ротора и суммарной активной проводимости фазы к квадрату полной проводимости фазы АД, что соответствует минимальным активным потерям в обмотках двигателя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате решения задачи оптимизации потерь в АД, по предложенному отношению проводимостей, получена зависимость частоты питающей сети, на базе двигателя АИР100S4, от скольжения, по условию минимума потерь в обмотках статора и ротора. Исследуемый АД АИР100S4 будет работать с минимальными потерями, если изменять амплитуду питающего напряжения питания так, чтобы скольжение АД было равно расчетному значению s_ξ=0,061 при частоте 50 Гц. Предложенный в работе способ поваляет уменьшить потери активной мощности на 3-5% в обмотках двигателя.

ЦЕЛЬ. Провести анализ влияния устройств продольной компенсации на режимы работы линий электропередачи. Выявить проблемы функционирования комплексов релейной защиты и автоматики при применении их на линиях электропередачи с устройством продольной компенсации.

МЕТОДЫ. Проводится анализ литературных данных и данных международного информационного обмена.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены основные элементы электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью; раскрыто текущее состояние дел по применению элементов активно-адаптивной сети в Единой энергетической системе России, а также перспективы дальнейшего внедрения этих элементов в Единую энергетическую систему Российской Федерации. Показана область применения устройств продольной компенсации индуктивного сопротивления для их размещения на линиях электропередачи, и оптимальные расстояния между устройствами продольной компенсации, а также оптимальные параметры ёмкостного сопротивления относительно сопротивления сети. Раскрыты проблемы функционирования разных видов релейной защиты и автоматики на линиях электропередачи с устройством продольной компенсации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование на линии устройства для продольной компенсации реактивного сопротивления создаёт проблемы функционирования для всех видов устройств релейной защиты и автоматики, а именно: токовой, дистанционной, дифференциальной и автоматики повторного включения. В настоящий момент для перечисленных типов и видов защит имеются научные наработки по решению указанных проблем с присущими им достоинствами и недостатками. Наиболее остро эти недостатки обозначены у дифференциальной релейной защиты.

ЦЕЛЬ. Одним из направлений энергосбережения и повышения энергетической эффективности является снижение потребления топливно-энергетических ресурсов. Большое количество тепловой энергии расходуется на обогрев зданий и сооружений в отопительный период. При этом часть тепла, предназначенного для отопления помещений, рассеивается через ограждающие конструкции зданий (стены, полы, крыши, окна). В случае высоких тепловых потерь, необходимо восполнять тепловую энергию путем сжигания дополнительного количества топлива. Для снижения тепловых потерь через ограждающие конструкции применяются различные теплоизоляционные материалы с низким значением теплопроводности. Целью настоящих исследований стало изучение проблемы разработки технологии лёгких бетонов на основе диатомитовых пород, а также возникающих при его создании неравномерных включений наполнителя из микросферических гранул, оценка влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала, а также определение влияния объемного содержания микросферических гранул на величину теплопроводности.

МЕТОДЫ. В настоящей работе проведено исследование получения легкого конструкционного бетона с пористым заполнителем, синтезированным из диатомитовых пород Владимирской области, а также влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты показали, что распределение микрогранул в матрице оказывает значительное влияние на изоляционные свойства композита, а наличие пустот в материале способствует тепловым потерям и снижению термического сопротивления материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Технология получения разработанного бетона не отличается от технологии производства бетонов высокого класса, что позволяет использовать широко распространённое оборудование для бетонов.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть влияние отключения системы отопления на теплонапряженность машинного зала высоковольтной городской канализационной насосной станции. Определить, как влияет полное отключение системы отопления на тепловой режим рассматриваемого помещения при неизменных требованиях к тепловлажностным параметрам микроклимата внутреннего воздуха. Провести численный эксперимент моделирования стационарного теплового режима машинного зала с учетом основных технологических процессов в машинном зале высоковольтной городской канализационной насосной станции. Выполнить адаптацию разработанной модели теплового режима для моделирования отключения системы отопления. Рассмотреть распределение тепловых потерь помещения машинного зала при поддержании постоянной температуры воздуха.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод расчета проектного стационарного режима машинного зала, разработанный в прошлых работах автора.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрена особенность изменения теплонапряженности машинного зала при отключении системы отопления и иных факторов. Приведены результаты расчета тепловых избытков при различном количестве работающих насосов и изменении температуры сточных вод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Отключение системы отопления снижает теплонапряженность помещения машинного зала в среднем на 0,3-0,4 Вт/м³. Данный способ энергосбережения способствует снижению расхода тепловой энергии и рекомендуется к использованию в рассматриваемом помещении. Экономия от использования данного метода энергосбережения для рассматриваемого типа канализационной насосной станции при проектном режиме эксплуатации составляет 890 000 рублей в год.

ЦЕЛЬ. Выявление оптимальных режимов для автотермического и аллотермического способов газификации растительной биомассы с точки зрения энергетических параметров генераторных газов, а также определение экологических показателей при последующем сжигании генераторных газов для получения тепловой энергии.

РЕЗУЛЬТАТЫ. При моделировании процессов газификации использована нестехиометрическая модель, основанная на предположении, что химически реагирующая многокомпонентная смесь находится в состоянии термодинамического и химического равновесия, которому соответствует минимальное значение изобарно-изотермического потенциала. При моделировании горения генераторного газа в смеси с воздухом использована кинетическая модель проточного реактора идеального смешения и учитывается детальный механизм химического взаимодействия для реагирующей системы C-H-O-N-S. Теплота сгорания генераторного газа, полученного при паровой газификации и внешнем подводе тепловой энергии существенно выше, чем теплота сгорания газа, полученного при внутреннем подводе тепловой энергии. Однако значения энергетического потенциала и термохимического КПД весьма близки для обоих типов газификации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Для растительной биомассы, имеющей заданный осредненный элементный состав, определены условия газификации, способствующие повышению степени конверсии исходных материалов в генераторный газ. В частности, для автотермического способа газификации максимальные расчетные значения энергетического потенциала сухого обеззоленного генераторного газа и термохимического КПД получены при коэффициенте избытка воздуха α ≈ 0,32. Для аллотермического способа газификации максимальным расчетным значениям энергетического потенциала генераторного газа и термохимического КПД соответствует диапазон температуры газификации T ≈ 1050-1100 K и массовая доля подводимого пара g_H2O ≈ 0,217. Для обеспечения этих условий потребуется подвод тепловой энергии за счет сжигания ≈ 37 масс. % генераторного газа. Генераторный газ, полученный аллотермическим способом, имеет более высокие энергетические показатели, а негативное воздействие на окружающую среду при его последующем сжигании характеризуются меньшими удельными выбросами CO и CO₂ в пересчете на тонну условного топлива.

Очистка сточных вод и утилизации отходов сорбентов, полученных из остаточной биомассы. Получение биококса из илового осадка. Обеспечение максимальной теплоты сгорания сырья.

МЕТОДЫ. Рентгенофазовый анализ золы после сжигания отработанных сорбентов. Термогравиметрический анализ биококса в окислительной среде. Оценка элементного анализа исходного сырья и продуктов термической конверсии ТКО. Экспериментальный анализ морфологического состава ТКО для муниципального округа.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведены экспериментальные исследования по анализу илового осадка сточных вод и проведена оценка по энергетическим и экологическим показателям. Выполнено обоснование возможности частичного замещения ископаемого топлива посредством использования ТКО при производстве тепловой энергии. Приведена схема очистки сточных вод и использования отработанных сорбентов в качестве топлива. Для уточнения теплоты сгорания были проведены эксперименты в калориметрической бомбе, которые показали, что биококс имеет низшую теплоту сгорания равную 11,5 МДж/кг. Получена теплота сгорания биококса по данным термоанализатора, которая составляет 8–12 МДж/кг и зависит как от типа исходного осадка сточных вод, так и от режима подготовки биококса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты позволяют оценить эффективность применения биококса, полученного из осадочных сточных вод, для последующего применения для обеззараживания полигонов ТКО и влияние для восстановления качества почв.