Моделирование технологического процесса гидрозолоудаления ТЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ ТЭС

Докт. техн. наук М.Б. Тлебаев

А.Р. Сыздыкпаева

Н.А. Водолазкина

М.Ж. Баймуратова

В статье рассмотрены принципы моделирования технологического процесса на примере гидрозолоудаления ТЭС.

Основное требование, предъявляемое к экологически безопасной ТЭС, можно сформулировать в следующем виде: «взаимодействие» такой ТЭС с окружающей средой не должно сопровождаться возникновением в ней необратимых изменений. Это значит, что с такой ТЭС не должны сбрасываться неочищенные стоки, неочищенные газы и твердые отходы, загрязняющие окружающую среду. Фактически это и есть принятый во многих развитых странах путь экологизации техники и технологий.

В настоящее время в ведущих странах мира ведутся серьезные исследования в области моделирования технологических процессов. Разрабатываются новые подходы к созданию моделей и возможности получения на их основе качественной информации по экологии и экономике технологических процессов.

Создание моделей технологических процессов служит основой для:

проектирования новых технологических производств;

выдачи задания на проектирование оборудования;

разработки бизнес-планов, с высокой надежностью полученных в них показателей.

Любой технологический процесс можно рассматривать как систему, состоящую из некоторого конечного множества подпроцессов. Каждый подпроцесс характеризуется своим местом в технологической системе и выполняемой ролью, и поэтому его можно рассматривать как блок. Таким образом, технологический процесс состоит из совокупности связанных блоков. В пределах каждого такого блока происходит некоторое качественное или количественное изменение вещества /1/.

Проанализировав реальные системы гидрозолоудаления, были выделены основные типы операций (основные типы блоков), используя которые становится возможным создание модели технологического процесса:

блок «Склад»;

блок «Переработка»;

блок «Готовая продукция»;

блок «Отходы».

При анализе передачи данных были выделены следующие типы связей в системе ГЗУ:

внутренние связи (связи «входящее вещество операция над входящим веществом выходящее вещество» - внутри блока);

внешние связи (связи «выход одного блокавход другого блока» - между блоками).

Внутренние связи блока определяются законами обработки вещества. Например, если блок выполняет операцию соединения, то вещества с входов блока (при соединительной операции входов должно быть не менее двух) направляются на выход данного блока. Внешние связи определяются взаимодействием подпроцессов в реальном технологическом производстве и устанавливаются проектировщиком схемы.

Характеристики и место блоков определённого типа в схеме технологического процесса следующие.

Блок «Склад» в структуре модели технологического процесса исполняет роль склада материалов, из которого в процессе работы технологического процесса берутся вещества, необходимые для осуществления каких-либо реакций в других блоках (например, берутся реагенты для химических реакций протекающих в блоке «Переработки» и т.п.). Блок «Склад» имеет выходы, с которых и происходит подача веществ на входы других блоков. Данный блок всегда имеет первый порядковый номер расчёта схемы технологического производства. С него начинается создание модели технологического процесса.

Блок «Переработка» в структуре модели технологического процесса исполняет роль блока, в котором вещество изменяется только количественно. При выполнении функции соединения в блоке происходит соединение одинаковых веществ, поступивших на входы данного блока из других блоков. Блок является промежуточным этапом в обработке вещества, вследствие чего имеет как входы, на которые поступают вещества, так и выходы, с которых осуществляется передача веществ к другим блокам. Их количество определяется по потокам вещества, проходящего через данный блок. При настойке блока разделения задается закон, по которому происходит обработка вещества и его распределение на выходы блока.

Блок «Готовая продукция» в структуре модели технологического процесса исполняет роль бункера выгрузки. В него направляются вещества, получение которых было определено назначением технологического процесса. Из функциональной нагрузки данного блока следует, что он должен иметь не только входы, но и выход (осветленная вода должна поступать в блок «Склад»). Данный блок всегда имеет предпоследний порядковый номер расчёта схемы технологического производства.

Блок «Отходы» в структуре модели технологического процесса исполняет роль блока, в который при работе технологического процесса выгружаются вещества, обработка которых далее не имеет смысла - отходы технологической схемы. Например, улетучивающиеся газы, испарение воды, вывод из схемы производства шлаков - учет которых необходим для получения экономических характеристик модели и сохранения баланса веществ в схеме. Блок «Отходы» имеет только входы и не имеет выходов. Данный блок всегда имеет последний порядковый номер расчёта схемы технологического производства.

Математическое обеспечение данной технологической схемы включает описание следующих используемых расчетных зависимостей /2-4/.

Количество шлака (кг/с):

Количество золы (кг/с):

экономический экологический гидрозолоудаления теплоэнергетический

Валовые выбросы твердых отходов (т/год):

Валовые выбросы диоксида серы (т/год):

Валовые выбросы диоксида азота (т/год):

Валовые выбросы оксида азота (т/год):

Валовые выбросы оксида углерода (т/год):

,

Валовые выбросы бенз(а)пирена (т/год):

,

Общая масса шлама:

Мш = M1() + М2() + М3() +

+ М4() + М5()

Количество известкового молока:

Ми = М1() + М2()

Количество соды:

Мс = М1() + М2()

Количество угля на выработку электрической энергии (тысяч тонн):

Количество угля на выработку тепловой энергии (тысяч тонн):

Количество воды

q = (15...40) J_з

Общее число кКал:

Количество осветленной воды:

Мв = V1 - М() - М() - М() -

- М() + М() + М() + М()

Экономико-математическая модель формирования и распределения дохода предприятия в году выглядит следующим образом:

Д1+Д2+Кt=Мt +ЗПt+PПt+AMt+ПPt +Гt +ПБt +AВt+B3Ct+

+ Шt + ВОПt+КРt+ПЗt+Нt+ВКt

где Д1 - основной доход в году t=1,2… предприятие получает от реализации продукции на рынке;

Д2 - это доход предприятия за эффективную природоохранную деятельность. Например, как поощрение за снижение уровня выбросов загрязняющих веществ по отношению к установленным нормативам, продажи резервных излишков выбросов (лимитов);

Kt - в году t предприятие может взять кредиты, необходимые ему для решения проблем развития.

Основные статьи расходов и потерь предприятия в году t:

- материальные затраты (Мt)

- оплата труда (ЗПt);

- рентные платежи (РПt);

- амортизационные отчисления (АМt)

- плата за используемые природные ресурсы (ПPt);

- отчисления в систему государственного страхования (Гt);

- производственные потери из-за временной нетрудоспособности персонала в связи с болезнями, травками и т.п. (ПБt);

- отчисления за риск производственных аварий (АВt);

- выплаты за загрязнение природной среды (если оно происходит в рамках установленных нормативов) (BЗCt). Этой статьи расходов может не быть, если за снижение загрязнения ниже уровня установленного норматива предусматривается поощрение или достигнутый резерв выброса можно «продать»;

- штрафы за загрязнение природной среды сверх установленного норматива (Шt), где Шt складывается из штрафов за сверхнормативные выбросы и за аварийные (залповые) выбросы;

- выплаты за размещение отходов производства в природной среде (BOПt);

- компенсационные расходы за ущерб, причиненный здоровью работников и населения, общественному и личному имуществу и т.п. "сверхлимитными" выбросами загрязнителей (KPt);

- затраты на природоохранные мероприятия (ПЗt);

- налоги (Ht);

- выплаты по кредитам (BKt).

Таким образом, чтобы баланс предприятия сохранялся для предлагаемых технологических схем необходимо, чтобы затраты на коагулянты, электроэнергию и на переоборудование окупались экономией затрат на воду и выплат за загрязнение окружающей среды. В связи с этим, при решении проблемы оптимизации режима работы бессточной системы ГЗУ, были взяты следующие критерии оптимизации:

1. Уменьшение выбросов в окружающую природную среду, что ведет к уменьшению штрафных санкций;

2. Предотвращение сбросов и повторное использование осветленной воды в цикле ГЗУ, что ведет к уменьшению затрат на использование технической воды.

В настоящее время для сокращения временных и технологических ресурсов на создание оптимальной схемы технологического процесса удобнее создавать программные приложения моделирования технологических процессов. В связи с этим было создано программное обеспечение, предназначенное для экономического и экологического обоснования разработанных новых схем гидрозолоудаления теплоэнергетической отрасли /2/.

Моделирование технологических процессов интересная и сложная задача, решение которой имеет большое практической значение. Построение модели технологического процесса с возможностью проигрывания и изменением технологических характеристик модели дает мощный инструмент в области исследования технологических процессов, как уже действующих на предприятиях, так и проектируемых, с целью улучшения их экономических показателей.

Литература

Кафаров В.В. «Моделирование химических процессов», Москва 1968.

Пугач Л.И. Энергетика и экология//Учебное пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - С.492.

Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. - М: Наука, 1977. - С.31.

Тяглов С.Г., Анопченко Т. Ю. Экономическое регулирование параметров окружающей среды. - Деп. в ИНИОН РАН 20.05.96, № 51519 - В 89.

Размещено на Allbest.ru