energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2018-11-4-288-293energsecurity-600Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГЕТИКИGENERAL ISSUES RELATED TO RELIABILITY AND SAFETY OF THE POWER INDUSTRYПовышение надежности, энергетической и экологической эффективности систем газоочистки на ТЭСImproving the reliability, as well as energy and environmental efficiency of gas cleaning systems at TPPЗамалиеваА. Т.ZamalievaA. T.Albina-0587@rambler.ruЗиганшинМ. Г.ZiganshinM. G.ООО «Газпром трансгаз Казань»РоссияLLC "Gazprom transgaz Kazan"Russian FederationКазанский государственный архитектурно-строительный университетРоссияKazan State University of Architecture and EngineeringRussian Federation201821012019114288293Copyright © Замалиева А.Т., Зиганшин М.Г., 20192019Замалиева А.Т., Зиганшин М.Г.Zamalieva A.T., Ziganshin M.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/600

Энергетика является базовой отраслью экономики и крупнейшим потребителем первичных энергетических ресурсов любой страны, в силу чего развитие мировой энергетики сопровождается глобальным давлением на окружающую среду. Рассмотрены вопросы снижения атмосферного воздействия выбросов тепловых электростанций, повышения надежности и рабочего ресурса их агрегатов, систем и станций в целом. Изложены принципы разработки и совершенствования технологий обработки производственных выбросов ТЭС, обезвреживание которых на сегодняшний день актуально в региональном и глобальном масштабах. Проведен анализ существующих способов циклонной и фильтрационной обработки. Предложена усовершенствованная конструкция циклона-фильтра, позволяющая повысить надежность работы газотурбинных и парогазовых установок ТЭС, с обеспечением эффективности отделения взвешенной части потока в пункте подготовки газа (ППГ) ТЭС. Аналогичные устройства могут быть применены для повышения степени очистки от мелкодисперсных частиц классов PM10, PM2.5 (угольной пыли и золы) атмосферных выбросов систем пылеприготовления и дымовых газов ТЭС при угольной генерации, вследствие уменьшения размера улавливаемых частиц со средних для циклонов и мокрых скрубберов значений порядка 5–10 мкм до 0,5 мкм. Конструкция циклона-фильтра усовершенствована на основе исследований циклонной фильтрации методами вычислительной гидродинамики Computational Fluid Dynamics (CFD). Для математического моделирования потока в циклоне-фильтре использована система осредненных по Рейнольдсу уравнений движения однофазного потока Навье-Стокса. Для определения эффективности отделения взвешенной части использован комплекс Rer, полученный путем приведения к безразмерному виду системы, состоящей из уравнений Навье-Стокса и уравнения движения частиц, основанного на законе Ньютона. С помощью комплекса Rer найдены расчетным путем числовые характеристики осаждения взвеси из многофазного потока в циклонном сепараторе заданных размеров. Приведены результаты стендовых испытаний предлагаемой конструкции циклона-фильтра.

Energy is the basic sector of the economy and the largest consumer of primary energy resources of any country, which is why the development of world energy is accompanied by global pressure on the environment. The issues are considered of reducing the atmospheric impact of emissions of thermal power plants, improving the reliability and working life of their units, systems, and plants as a whole. The principles are presented of development and improvement of technologies for processing industrial emissions of thermal power plants, the neutralization of which is currently relevant on a regional and global scale. Analysis is carried out of existing methods of cyclone and filtration treatment. An improved design of a cyclone filter is proposed, which allows to increase the reliability of gas turbine and steam-gas units of TPP, while ensuring the efficiency of separation of the suspended part of the flow at the gas treatment point (GTP) of TPP. Similar devices can also be used to increase the degree of cleaning atmospheric emissions released by the TPP coal dust preparation and flue gas systems at coal generation from fi ne particles of PM10 and PM2,5 classes (coal dust and ash), owing to reduction of the size of caught particles from average values for cyclones and wet scrubbers of the order of 5–10 μm to 0.5 μm. The design of the cyclone filter is improved as a result of research of cyclone filtration by methods of Computational Fluid Dynamics (CFD). A system of Reynolds-averaged equations of a single-phase Navier-Stokes flow is used for mathematical modeling of motion in the cyclone filter. To determine the efficiency of separation of the suspended part of the flow in the cyclone filter, the Rercomplex is used obtained by reducing a set comprising the Navier-Stokes equations and the equation of particle motion based on Newton's law to a dimensionless form. Numerical characteristics of the suspension sedimentation from a multiphase flow in a cyclone separator of specified dimensions are found by means of the Rercomplex. The results of bench tests of the proposed design of the cyclone filter are given.

 

циклонфильтрсепарациястепень очисткиметод моделированияэнергозатратыпарниковые газыcyclonefilterseparationseparation efficiencysimulation methodenergy consumptiongreenhouse gasesReferencesBrunnmair E. Entwicklung und modellierung eines neuen Hochleistungszyklons zur trennung von feststoff. Gas-Gemischen: dissertation zur erlangung des akademischen gradeseines doktors der montanistischen wissenschaften. Montanuniversität Leoben 2015; (8): 168–171.Brunnmair E. Entwicklung und modellierung eines neuen Hochleistungszyklons zur trennung von feststoff. Gas-Gemischen: dissertation zur erlangung des akademischen gradeseines doktors der montanistischen wissenschaften. Montanuniversität Leoben 2015; (8): 168–171.Balestrin E., Decker R. K., Noriler D., Bastos J. C. S. C., Meier H. F. An alternative for the collection of small particles in cyclones: experimental analysis and CFD modeling. Separation and purification technology 2017; (4): 54–65.Balestrin E., Decker R. K., Noriler D., Bastos J. C. S. C., Meier H. F. An alternative for the collection of small particles in cyclones: experimental analysis and CFD modeling. Separation and purification technology 2017; (4): 54–65.Mazyan W. I., Ahmadi A., Ahmed H., Hoorfar M. Increasing efficiency of natural gas cyclones through addition of tangential chambers. Journal of aerosol science 2017; (2): 36–42.Mazyan W. I., Ahmadi A., Ahmed H., Hoorfar M. Increasing efficiency of natural gas cyclones through addition of tangential chambers. Journal of aerosol science 2017; (2): 36–42.Osama Hamdy, Magdy A. Bassily, Hesham M. El-Batsh, Tarek A. Mekhail. Numerical study of the effect of changing the cyclone cone length on the gas flow field. Applied mathematical modelling 2017; (6): 81–97.Osama Hamdy, Magdy A. Bassily, Hesham M. El-Batsh, Tarek A. Mekhail. Numerical study of the effect of changing the cyclone cone length on the gas flow field. Applied mathematical modelling 2017; (6): 81–97.Замалиева А. Т., Зиганшин М. Г., Потапова Л. И. Об эффективности существующих методов циклонной фильтрации при осаждении мелкодисперсных частиц классов PM10, PM2,5. Известия КазГАСУ 2017; 4(42): 415–424.Zamalieva A. T., Ziganshin M. G., Potapova, L. I., of the effectiveness of existing methods, the cyclone filtration by sedimentation of fine particle classes PM10, PM2.5. KGASU 2017; 4(42): 415–424.Зиганшин М. Г. Системы очистки выбросов ТЭС. Часть 2. Оценки эффективности, верификация критериев оценки: Монография. – Казань: КГЭУ 2013; (212).Ziganshin M. G. Systems of cleaning of emissions of thermal power plant. Part 2. Monograph. Kazan: publishing KGEU 2013; (212).Зиганшин А. М. Снижение энергозатрат при движении потоков путем профилирования фасонных частей в коммуникациях энергоустановок. Надежность и безопасность энергетики 2015; 1(28): 63–68.Ziganshin A. M. Reduction of energy costs in the movement of flows by profiling the shaped parts in the communications of power plants. Reliability and safety of energy 2015; 1(28): 63–68.Зиганшин А. М., Алещенко И. С., Зиганшин М. Г. и др. Соединительный фасонный элемент с профилирующими вставками. Патент №2604264 (РФ). Бюллетень изобретений 2016; (13).Ziganshin A. M., Aleshchenko I. S., Ziganshin M. G. Connecting shaped element with profiling inserts. Patent №2604264 (RF). Bull 2016; (13).Logachev K. I., Ziganshin A. M., Averkova O. A., Logachev A. K. A survey of separated airflow patterns at inlet of circular exhaust hoods. Energy & Buildings 2018; (2): 120–123.Logachev K. I., Ziganshin A.M., Averkova O. A., Logachev A. K. A survey of separated air flow patterns at inlet of circular exhaust foods. Energy & Buildings 2018; (2): 120–123.Беляева Г. И., Зиганшин М. Г. Повышение энергоэффективности применения батарейного циклона для очистки природного газа. Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции/материалы III Международной конференции 2016; (3): 459–463.Belyaeva G. I., Ziganshin M. G. Improving the energy efficiency of the use of the battery cyclone for natural gas purification. in sat. New in architecture, design of building structures and reconstruction/ materials of the III International conference 2016; (3): 459–463.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.