sbornik_FTT_2015_1__1

350

pansion-deflectionnozzle. Предполагается, что для решения задачи профилирования сепаратора могут быть применены прямые методы оптимизации с расчётом течения газа в приближении RANS. Кроме того, возможно возникновение новых проблем, связанных с механическими колебаниями при работе центрального тела.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Патент РФ №2167374, 10.11.2011

2.Патент РФ №2272973,27.03.2006

3.Патент РФ №2348871, 10.03.2009

4.Патент РФ №2353422, 27.04.2009

5.Патент РФ №2380140, 27.01.2010

6.Патент РФ №2407582, 27.12.2010

7.Патент КНР № CN 102743927A, 24.10.2012

8.Патент РФ №149911, 13.05.2014

УДК 662.73

ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА

Н.В.Бережанский, Б.М. Николаев, В.И. Муратова, УГНТУ, г. Уфа

В настоящее время системы водоочистки играют колоссальную роль в функционировании страны. Они используются практически на каждом производстве и в каждом крупном населённом пункте и объем очищаемой ими воды порой сложно представить.

К примеру, если проанализировать динамику использования мощности очистных сооружений в Российской Федерации в период с 1996 года по 2006 год то наблюдается существенный спад в их нагрузке (с 31,3 км3 до29,6 км3), что в свою очередь свидетельствует о недостаточном внимании к водоохраной деятельности. Однако объем сточных вод требующих очистки, как и большинство других показателей водоотведения и водопотребления, так же имеет тенденцию к снижению. Например, если отследить динамику сброса сточных вод в тот же временной интервал, то в период с 1996 года до 2006 года, можно заметить, что сброс загрязняющих веществ, включая органические соединения,

351

нефтепродукты и взвешенные вещества, уменьшился приблизительно в два раза. Это уменьшение в первую очередь связано с использованием более совершенных технологических процессов, а так же внедрением безотходного производства.

Для определения количества загрязняющих веществ, отделяемых от водной фазы на очистных сооружениях, рассмотрим сброс сточных вод на 2006 год. Сброс сточных вод составил 51,4 км3, а объемы органических соединений, нефтепродуктов и взвешенных веществ соответственно: 289 тысяч тонн, 4,6 тысяч тонн, 327,7 тысяч тонн. Так как остальные соединения присутствующие в сточных водах имеют неорганическое происхождение и их содержание в несколько раз меньше содержания трех вышеуказанных соединений, то при расчете ими можно пренебречь. Так как вышеуказанные вещества по природе своего происхождения идентичны, то при расчете мы можем просуммировать их содержание, для получения общей концентрации органического вещества в 1 км3 сточной воды.

В результате расчета было установлено, что на 1 км3 сточной воды приходится около 7,5 тысяч тонн веществ органического происхождения, то есть почти 7500000 килограмм органических веществ. Из этого следует, что на очистные сооружения в 2006 году поступило порядка 222 миллиона килограммов органических веществ, из которых почти 111 (50%) миллионов килограмм было утилизировано на аэробной очистке. Учитывая специфику аэробной очистки, 50 % поступающих органических веществ окисляется кислородом с образованием углекислого газа и воды. Другие 50 % потребляются микроорганизмами, которые в результате этого размножаются.

Ориентировочно с 1 кг удаленных в аэротенке поступающих органических соединений в сутки образуется около 400 гактивного ила. Для стабильной работы аэробной очистки необходимо поддерживать постоянную концентрацию активного ила, обычно, 5-6 грамм на литр.

Это означает, что при удалении органических веществ идет образование активного ила, а раз необходимо поддерживать постоянную концентрацию в аэро-

352

тенке, то активный ил, который прирос - автоматически считается избыточным и его необходимо удалять.

Таким образом, средний годовой прирост активного ила по Российской Федерации за 2006 год составил 22,2 миллиона килограмм. Так как после разделения избыточного активного ила и осветленной воды, он подается в шламонакопитель с влажностью порядка 99%, после уплотнения в шламонакопителе он сокращается до 97-98%, то есть ил представляется собой практически жидкость. Таким образом существует необходимость в его обезвоживании. Следует отметить, что после обезвоживания теряется порядка 50-60% от его первоначальной массы. То есть при грубом расчете количество сухого избыточного активного ила готового к дальнейшему использованию после обезвоживания составляет 4,44 миллиона килограмм.

В таких количествах, ил может быть использован в нескольких направлениях: в качестве компонента при изготовлении строительных материалов, в качестве удобрения и в качестве топлива. В настоящий момент наиболее актуальное его использовать в качестве твердого топлива. Существует две основные практики по сжиганию ила: в качестве самостоятельного топлива (Германия) и в качестве дополнителя к основному топливу (Россия).

Наиболее перспективным направлением в данной области считаем отечественную разработку брикетированного топлива, которое включает в себя опилки, ил, торф, растительные остатки и др. Существует несколько прототипов брикетного топлива, но в нашей работе мы решили выбрать брикет, состоящий из птичьего помета 14%, отработанного машинного масла - 3%,лигносульфоната - 9%, нефтешлама - 5% ,отработанного активного ила - 25%, лигнина - 14% ,торфа - 10%, угольной мелочи - 20%. Такие брикеты имеют объемный вес 1,07-1,19 т/м , теплоту сгорания 4600-5050 ккал/кг. Процесс создания брикетного топлива заключается в перемешивании компонентов с подогревом до 80°С, прессовании при давлении в 30 МПа, а также дальнейшей просушке при температуре в 200°Св течении 20-30 минут при влажности 5- 7%.

353

Основное достоинство такого вида топлива, что его составляющие могут быть заменены теми или иными горючими веществами в зависимости от их наличия. Одним из наиболее удобных веществ для данного вида топлив является активный ил и нефтешлам, поскольку они имеют собственную высокую вяжущую способность и высокую теплоту сгорания. В данном случае из 4,44 миллиона килограмм можно изготовить 17760 м 3 топлива общей массой от 19003,2 тонн до 21312 тонн.

Таким образом, можно заключить, что активный ил, используемый как самостоятельный вида топлива, так и в качестве одного из элементов образующих горючую смесь имеет достаточную для использования в технологических процессах теплоту сгорания к примеру, теплота сгорания нефти составляет порядка 11000 ккал/кг, но в отличие от нефти, активный ил - возобновляемый источник энергии, и для его регенерации необходимы лишь органические вещества и кислород в качестве окислителя. Также данный вид горючего топлива является универсальным, так как его компоненты разнообразны и ими можно варьировать, что позволяет пользоваться на любых промыслах, включая объекты нефтегазовой отрасли. На нефтеперекачивающих станциях данный вид топлива можно запасать на складских помещениях и использовать в отопительный период, а также их можно использовать в горелках для подогрева высоковязких нефтей.

Следовательно, активный ил может стать хорошим альтернативным источником топлива, но для этого его необходимо вырабатывать в гораздо больших объемах.

354

УДК 62-52-83:656.56

ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ ДЛЯ ВДОЛЬТРАССОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

А.Б. Васенин, О.В. Крюков, ОАО «Гипрогазцентр», г. Нижний Новгород, А.В. Серебряков, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород

Обеспечение стабильных поставок углеводородного топлива потребителям по магистральным газонефтепроводам (МГН), снижение их энергоемкости и себестоимости напрямую связаны с модернизацией существующих систем электроснабжения (СЭС) [1]. Вопрос эффективного и надежного электропитания основных технологических агрегатов станций МГН и вдольтрассовых потребителей (ВТП) является одним из наиболее важных и актуальных для отрасли. ВТП МГН потребляют относительно небольшую мощность, но надежность СЭС этих объектов должна обеспечиваться в соответствии с нормативными документами по 1-ой и 2-ой категории. Традиционные СЭС не всегда обеспечивают требуемую категорию надежности энергопитания, поэтому для обеспечения штатной работы МГН требуются новые альтернативные автономные источники электроснабжения [1].

Вместе с тем, экономический потенциал альтернативных источников электроэнергии (включая возобновляемые) в России велик и составляет по самым скептическим прогнозам около 30% от всего объема потребления энергетических ресурсов. Доля возобновляемых источников энергии в России сегодня составляет 0,6-0,8 % объема внутреннего энергопотребления, а в промышленно развитых странах достигает 5-30 %. В то же время, годовой энергетический потенциал России в 2000 раз превышает ее сегодняшний объем производства. Как правило, это те районы, где актуальны вопросы энергоснабжения (Крайний Север, побережья океанов, отдаленные сельские районы) с низкой плотностью нагрузки, большим числом мелких распределенных потребителей, подключение которых к центральным сетям нерентабельно. Здесь целесообразно применение автономных энергетических источников (АИЭ), которые экономят углеводородное топливо и улучшают экологию. Известно, что одна АИЭ мощно-

355

стью 20 кВт экономит 6 т.у.т, при потребности их по стране до 50 тыс. шт. в год.

Основными ВТП (линейными потребителями) электроэнергии являются: электрохимзащита, пункты телемеханики, радиорелейная связь, измерительные станции, узлы очистных устройств и редуцирования, распредстанции, дома операторов и обходчиков [1,2]. Суммарная мощность этих потребителей по разным МГН составляет 0,25^9 МВт, а протяженность ЛЭП от 150^4800 км.

Современные СЭС ВТП МГН проектируются в вариантах: централизованное электроснабжение от вдольтрассовых ВЛ 6 (10) кВт, независимое (автономное) электроснабжение с питанием от электростанций собственных нужд (ЭСН), автономных энергоисточников с комбинированными СЭС (наиболее предпочтительны сегодня для ВТП) обеспечивает независимую работу всех установок и сохраняя оптимум протяженности ЛЭП.

Авторами на примерах проанализировано состояние СЭС ВТП МГН и параметры новых наиболее эффективных типов АИЭ (микротурбинных, ветроэнергетических установок, топливных элементов, солнечных батарей, каталитических термоэлектроустановок, двигателей Стирлинга, ОРМАТ и др.).

Приведены варианты оригинальной структуры комбинированных СЭС с АИЭ и нейро-нечеткие алгоритмы, по которым представлены результаты компьютерного моделирования и получены 2 патента на полезные модели.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Энергетические установки и электроснабжение МГН: монография ОАО

"Гипрогазцентр" // Под ред. О.В. Крюкова. - Н.Новгород: Исток, т.3, 2013.

2.Крюков О.В., Васенин А.Б. Функциональные возможности ветроэнергетических установок при питании удаленных объектов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт, 2014, №2. - С.50-56.

3.Крюков О.В. Блочно-комплектные системы электроснабжения линейных потребителей газонефтепроводов // Главный энергетик, 2014, №6.- С.22-31.

359

Для целей подогрева газа в схемах с ДГА целесообразно использовать ВЭР, сопутствующие технологические жидкости промышленных предприятий, низкопотенциальные источники тепла или охлаждать газом хладагент для использования в холодильниках.

При отсутствии подогрева газа перед детандером на выходе из агрегата газ с отрицательной температурой может использоваться для получения холода. Но, при подогреве газа перед детандером увеличивается его электрическая мощность, поэтому в случаях, когда не требуется получение холода или сооружение холодильника не представляется возможным целесообразнее производить подогрев газа перед ДГА.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 Байков И.Р., Гатауллина А.Р. Использование энергии давления транспор-

тируемого природного газа /И.Р. Байков, А.Р. Гатауллина, Р.А. Молчанова, О.В. Кулагина// Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья №2. - Москва, 2013.- с.37-40

УДК 620.92

СОПОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДГА НА ГРС С РАЗЛИЧНЫМИ СИСТЕМАМИ ПОДОГРЕВА ГАЗА

А.Р. Гатауллина, Р.А. Молчанова, УГНТУ, г. Уфа

При утилизации на ГРС избыточного давления газа возникает задача выбора схемы и оборудования для подогрева газа без затрат первичных энергоресурсов [1,2].

При расположении ГРС в непосредственной близости к ТЭЦ для подогрева природного газа можно использовать оборотную воду с температурой 36°С или обратную сетевую воду от потребителей с температурой 70 °С, которые имеются в избыточном количестве.

Принципиальные технологические схемы установки детандергенераторных агрегатов (ДГА) и устанавливаемое теплообменное оборудование представлены на рисунках 1 -3.