Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Метод выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем (на примере тепловых электростанций)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Метод выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем (на примере тепловых электростанций)"

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ЖСЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ОХРАНЕ ВОД

(ВНИИВО)

Для служебного пользования Экз.

На правах рукописи

ДМИТРИЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСЕЕВНА

уда 628.543.15.001.573

МЕТОД ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ МЕЖОТРАСЛЕВЫХ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ)

II.00.II - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1990

Работа вшолнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте по охране вод (ВНИИВО).

Научные руководители - доктор технических наук,

старший научный сотрудник Сухоруков Г.А.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Коваленко М.С.

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор Гураркй В.И.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Галич P.A.

Ведущая организация - Атоыэнергопроект Министерства атомной энергетики и промышленности, 107815 ГСП-6, Москва, Б-6, Вакунинская, 7, строение I.

Защита состоится "2,0 " UH/nJiSjiJt 1990 г. в АА час. на заседании специализированного совета K_099.0I.0I во Всесоюзном научно-исследовательском институте по охране вод (3I0I41, г. Харьков, ул. Бакулина, б; справки по телефону 45-31-54).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНШВО.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в специализированный совет института.

Автореферат разослан " 3 " ОЫ^ШО, 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, ^

к.г.-м.н., с.н.с. г-и- каплин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Охрана вод и рациональное использование водных ресурсов на современном уровне социально-экономического развития страны - одна из центральных проблем, решение которой является необходимым условием для сбалансированного развития народного хозяйства.

Успешное воплощение в жизнь ресурсосберегающей стратегии связано с решением широкого круга задач рационального водопользования в водоемких отраслях народного хозяйства, и прежде всего, в энергетике. Сбалансированное взаимодействие различных отраслей народного хозяйства при современном развитии производительных сил в значительной мере зависит от степени изученности и учета народнохозяйственных результатов не только по объемам производства, качеству продукции, но и по воздействию на окружающую среду.

Признанным направлением эффективного решения проблемы оптимизации программы сбалансированного развития производственных и водоохранных технологий является создание бессточных межотраслевых водохозяйственных систем. Эффективность таких систем обусловлена, в частности, снижением затрат на обработку отводимых сточных вод от различных технологий, т.к. требования к качеству вод, используемых в различных технологических циклах, часто менее жесткие по сравнению с требованиями, предъявляемыми к составу сточных вод, сбрасываемых в водные источники.

Создание таких систем - очень сложный процесс, требующий больших затрат, в связи с чем резко возрастают требования к качеству планирования и проектирования их, возникает потребность в широком применении математического моделирования, методов оп-

- 4 -

при разработке

тимизации и ЭВЫ~Упланов и проектов рассматриваемых систем.

Разработанные ранее (как отечественные, так и зарубежные) методы выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем (ВХС) не в полной мере отвечали современным требованиям, что затрудняло экологическое обоснование предлагаемых водоохранных технологий.

Предлагаемый метод выбора рациональных схем ВХС включает анализ и синтез схем рассматриваемых систем, моделирование процессов формирования гидрохимического режима, использование как всей системы технико-экономических характеристик, так и отдельных: ее элементов для решения задач оптимизации ВХС,

Цель работы заключается в разработке, теоретическом обосновании и практическом использовании метода выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

- провести анализ структур эксплуатируемых и проектируемых межотраслевых водохозяйственных систем, функционирующих на базе 1ЭС (ВХС 1ЭС);

- разработать методику технико-экономического анализа и ее отдельных элементов;

- разработать методику структурного и параметрического анализа и синтеза рациональных схем ВХС ТЭС;

- разработать методику системного анализа целей функционирования ВХС ТЭС;

- разработать математические модели, описывающие процессы формирования гидрохимического режима водоемов-охладителей с учетом растворения и осаждения солей;

- разработать и обосновать метод выбора рациональной схемы для существующих, реконструируемых и вновь строящихся ВХС ТЭС.

Научная новизна. На основе анализа функционирующих межотраслевых водохозяйственных систем при ТЭС разработаны генетическая и функциональная структура ВХС ТЭС, методы структурного и параметрического анализа и синтеза рассматриваемых систем, математические модели процессов формирования гидрохимических показателей качества воды систем оборотного водоснабжения, построены технико-экономические характеристики отдельных подсистем, разработан метод выбора рациональных схем межотраслевых ВХС ТЭС.

Практическая ценность' диссертации заключается в том, что разработанный метод позволяет на предплановой, плановой, предпроектной и проектной стадиях выбрать рациональную структуру и параметры ВХС, а также обеспечить в ней нормативы качества воды при минимальных капитальных затратах.

Реализация работы. Внедрение результатов исследований осуществлялось в соответствии с планом НИР по программе ГКНГ в рамках темы 0.85.01.05.Н, связанной с обоснованием комплексных водоохранных мероприятий по обеспечению нормативного качества воды в водных объектах ВХС ТЭС.

Разработанные в диссертации положения наши также практическое применение в ВХС ГРЭС № 3 им. Р.Э. Классона (Московская область) при разработке рекомендаций по реконструкции водохозяйственной системы электростанции, ГРЭС им. Кржижановского (Харьковская область) при оценке первоочередных водоохранных мероприятий по улучшению качества воды в водохранилище-охладителе и разработке рекомендаций по его биологической мелиорации.

При разработке теш С.85.01.10.08.01.Н были апробированы технико-экономические характеристики для блока сельхозпродукции ВХС ТЗС.

Апробация работы. Основные результаты работы апробировались на Всесоюзном совещании "Мало- и безотходные технологии в энергетике как средства защиты окружающей среды и повышения топливоиспользования", Москва, 1584; на областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Индустриальному Харькову - чистое небо и прозрачные воды", Харьков, 1984; на УХ Всесоюзном лимнологическом совещании "Круговорот вещества и энергии в водоемах", Иркутск, 1985; на Всесоюзном научно-техническом совещании" Вторичные ресурсы - резерв экономики и улучшения окружающей среды", Сумы, 1987; на Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов "Проблемы комплексного использования и охраны водных ресурсов Белоруссии и Украины", Минск, 1987; на Всесоюзном совещании "Совершенствование системы управления и контроля за использованием и охраной вод в СССР на базе объединенных региональных водохозяйственных систем", Свердловск, 1987; на областном совещании молодых ученых и специалистов "Охрана природы - творчество молодых", Харьков, 1988.

Публикация работы.. По результатам исследований опубликовано 16 работ, отражающих основное содержание диссертации.

Структура и объем диссертации. Основное содержание изложено на стр., список литературы состоит из № наименований, 13 таблиц, 7 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность избранной темы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе сформулирована проблема выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем на примере 1ЭС, пока-

зана необходимость создания межотраслевых водохозяйственных систем на примере тепловых электростанций (ВХС ТЭС), объединяющих в себе водохозяйственные технологии таких отраслей как энергетика (ТЭС), рыбное и тепличное хозяйство, оросительные системы. Проведенный анализ различных схем водопользования ТЭС доказывает, что для эффективного решения проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов ведущим направлением является создание именно малосточных межотраслевых водохозяйственных систем.

Учитывая возрастающие при проектировании водохозяйственных систем ТЭС требования к качеству планирования и проектирования, возникает необходимость в применении математического моделирования, методов оптимизации и ЭВМ для разработки программ, планов и проектов развития ВХС ТЗС.

Актуальность рассматриваемых вопросов определяется самой решаемой, проблемой, связанной с разработкой программы взаимоувязанного управления развитием производства и охраны вод, проблемой достижения целей, обеспечивающих определенный результат производства и нормативное качество вод как для технологических нужд, так и в водных объектах.

Оценка различных подходов по созданию технико-экономических обоснований при разработке рациональных схем ВХС ТЭС показала,что на данном этапе развития исследований необходимым является системный подход, например в энергетике, при котором энергетические системы рассматриваются как подсистема целой системы - народного хозяйств?,

Выбор рациональной схемы использования водных ресурсов особенно важен для теплоэнергетики, являющейся одной из наиболее водоемких отраслей (водопотребление энергетики составляет 26,3^

от общего водопотребления всеми отраслями народного хозяйства).

На ТЭС основное количество воды расходуется на охлаждение конденсаторов турбин. Нагретые сбросные воды ТЭС являются мощным источником теплового загрязнения окружающей среды. При существующих КПД станций (35-40%) циркуляционными водами (для выработки 1 млн. квт электроэнергии требуется 35 мэ/с) при нагреве их в конденсаторах турбин на 8-12°С ® водный объект отводится огромное количество бросового тепла, что обусловливает необходимость его утилизации.

Для охлаждения.больших масс циркуляционной воды требуется

2

создание водохранилищ с площадью зеркала в несколько тысяч м . Сброс подогретых вод ТЭС в водоемы приводит к изменению гидротермического, гидрохимического и гидробиологического режимов. Ухудшение качества воды в водохранилищах-охладителях снижает технико-экономические показатели работы ТЭС за счет образования накипи в трубках конденсаторов, пережога топлива, падения мощности станции.

Результаты многолетних исследований экологического состояния водоемов, используемых для нужд энергетики, таких регионов как юг Украины, Урал, Прибалтика и Нечерноземье доказывают, что сброс подогретых вод ТЭС в водоемы приводит к изменению жизнедеятельности гидробионтов. Тепловой фактор через перестройку всей экосистемы водоема прямо и косвенно влияет на экологию водоема. Конечным результатом этих процессов является снижение рыбопродуктивности водоемов-охладителей. Особенно интенсивно эти процессы идут в замкнутых водоемах.

Предотвращение негативного воздействия сбросных вод ТЭС на водоемы может быть Достигнуто путем решения проблемы комплексной утилизации сбросного тепла и снижения влияния сбросов подогретых

вод на окружающую среду.

Вторая глава: Методы анализа и синтеза рациональной схемы водохозяйственных систем тепловых электростанций - посвящэ®разработке методов анализа и синтеза рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систеы тепловых электростанций (ВХС ТЭС). Основой методов структурного анализа и синтеза, применяемых в работе, является системный подход, теория множеств, теория графов.

В свою очередь основой системного подхода служит понятие системы как совокупности элементов и связей между ниш. В качестве элементов в ВХС выступают агрегаты (градирни, водохранилища-охладители, теплицы - как утилизаторы тепла, рыбохоэяйствен-ные системы и т.п.). В качестве связей выступают водотранспорти-рующие системы (трубопроводы, каналы и т.п.). Граф ВХС ТЭС предлагается представить в виде трех "слоев" или уровней; первый -уровень источников подогретых вод (контуры турбин); второй -уровень потребителей-утилизаторов низкотемпературного тепла; третий - уровень природных квазиприродных систем (водохранилищ-охладителей) .

Такой граф имеет вид: ©....... ©............©

©....... ©............©

©....... ©............©

Для такого графа выделены следующие типы связей:

{

прямые и.обратные потоки подогрет - Т тых вод между источниками подо--фа гретых вод и агрегатами - утили-* 14 заторами тепла

Т яТ, прямые и обратные потеки воды

фг ф3 между природными объектами и

хпотребителями - утилизаторами тепла

\ъ*и

прямые и обратные потоки между источниками низкопотенциального ^ тепла и природными осьектАМи

СЦ: Тх * горизонтальные связи

сЬ.'Лг.*\г йь\1ъ*Ъ

Задачей анализа структуры ВХС ТЭС является определение совокупности элементов - вершин графа, соответствующих агрегатам ВХС ТЭС,и совокупность дуг, соответствующих связям между агрегатами. Задачей синтеза структуры ЭДС ТЭС является определение (при заданных источниках подогретых вод) наилучшей структуры системы агрегатов-утилизаторов тепла и их связи с природными объектами.

Основным критерием оптимальности создаваемой системы является минимум приведенных затрат. Дяя получения оптимального варианта проведен количественный анализ различных вариантов ВХС ТЭС по специально созданной расчетной схеме. В основу расчетной схемы положены типы математических моделей, использующих баланс потоков водных ресурсов, тепла и загрязняющих веществ в ВХС, а также капитальные и эксплуатационные затраты.

Уравнения баланса, определяющие связь между количеством водных ресурсов - , направляемых по 5 -му технологическому маршруту с их потребностью в ^ -ом элементе:

, ии.п] , (1)

г

где % - 1, ... IX ; П. - номер подсистемы ВХС ТЭС,

Уравнения, определяющие соотношение между количеством примесей в потоке воды, обрабатываемой по различным маршрутам, и заданными требованиями к составу вод - величинами предельно-допустимого сброса - по Т? -му показателю (веществу):

- И -

ZLSi gsVs^N* , jes ,*eCi..nl (2)

Уравнение баланса использования производственных мощностей 0 -го агрегата ВХС;

2L desVs-Ue éZe ,*£Ci,a](3)

s£Sq ' '

где CÍps - коэффициенты использования производственной мощности 9 -го агрегата; Z@ - состояние производственной мощности; IÍ© - ее приращение.

Соотношения для расчета приведенных затрат на развитие и эксплуатацию водохозяйственной системы 1ЭС;

11 тЛ

№

_CV0 (cíes V5) + 0/2CuqIIq Й4)

aíB^seSg п

где О^Ь-ур^ ¡1ие 1 - показатели степени-

Указанные соотношения могут быть дополнены выражениями, определяющими балансы по выпуску конечной продукции как в отраслях-утилизаторах подогретых вод в ВХС, так и вне ВХС.

21 а-гв"^ ¿¿Ц к££1..п.] (5>

где 1- = I ... I -номер вида продукции; сц'з - коэффициент выхода конечной продукции на единицу расхода утилизируемых подогретых вод; - количество конечной продукции с -го вида, выпускаемой без утилизации тепла ВХС; а)1 _ задание на выпуск конечной продукции.

Если для величин ^ определены соотношения, аналогичные (2), (3), то эти соотношения совместно с (I) - (5) определяют основу расчетной схемы для анализа ВХС ТЭС. При этом, если

заданы величины ^ , У-е , - то осуществляется оценка

затрат по (4), а также оценка степени удовлетворения заданным ог~ раничениям (1-3), (5). В противном случае, возникает задача выбора оптимальных значений Ус, , , ^ , т.е. задача синтеза основных параметров ВХС ТЭС. При этом уравнение (4) выступает в качестве целевой функции, значение которой необходимо минимизировать, а соотношения (1-3), (5) выступают в качестве ограничений, причем эти ограничения характеризуют как выпуск конечной продукции, так и состав отводимых вод. Сформированная таким образом задача оптимизации является задачей нелинейного (вогнутого) программирования. Модификация этой задачи при усредненных, линейных зависимостях (т.е. при П ^ I) приводит к задаче линейного программирования, более доступной для отыскания точных решений.

Математическое и программное обеспечение для решения поставленной задачи включает: методы статистического анализа, методы решения линейных уравнений, методы решения задачи линейного и нелинейного программирования.

Для решения таких задач на ЭВМ используются пакеты прикладных программ ->Я1 В. АСУ, статистического анализа для ¿С ЭВМ.

Для анализа и синтеза системы ВХС применена совокупность технико-экономических характеристик (ТЭХ): натуральных (технологические характеристики агрегатов) и экономических (например, капитальные и эксплуатационные затраты) показателей.

Основные положения в системах ТЭХ водоохранных мероприятий для ВХС ТЗС _ упорядоченная совокупность данных о технологиях обработки и утилизации отводимых вод, состава вод и затратах на реализацию различных технологий.

апя построения системы ТЭХ был проведен анализ 198 энергообъектов, на основании которого получены аналитические зависимое-

ти, описывающие связь между капитальными затратами и расходами

воды в системах охлаждения (теснота связей достаточно высокая,

коэффициенты корреляции 0,7-0,99 и ^ 0,2-0,64).

Аналитические зависимости между капитальными вложениями и расходами воды в различных системахохлаждения технологического оборудования ТЭС

№№ Системы охлаждения пп ТЭС, тип охладителя

Количество объектов

КоэФ^и-Вид зависимости циент ло корре- К" ляции

1. Пленочные градирни

66

2. К,

апельные градирни

3. Водохранилища-охладители 39

4. Оборотная система охлаж- 44 дения ТЭС, включающая водохранилища-охладители, созданные как неотъемлемая часть наружной системы охлаждения

5. Прямоточная система охлаждения ТЭС с забором воды из водохранилищ комплексного использова-

39

X

$Г= 3,5+0,0665фц 0,98 0,2 <>г= 5,21+0,056(^0,99 0,07 <>„= 0,64+0,11(?ц 0,64 0,77 1,85+0,25{}ц 0,7 0,64

£т.&.= 2,7+0,006<5л 0,71 0,07 <5П = 74,7+0,01^0 0,62 0,79

ния

6. Оборотная система охлаждения ТЭС, расположенных на водохранилищах комплексного использования

Условные обозначения: - капитальные вложения в систему градирен; - капитальные вложения в систему водохренилищ-охлади-телей; £>7.5. - капитальные вложения в систему технического водоснабжения; £>п. - капитальные вложения в систему промстрои-тельства; С)ц - циркуляционный расход воды; (?о- общий водозабор станиии; С)п.- расход воды, используемый для охлаждения оборудования ТЭС в прямоточной системе.

Зависимости позволяют оценить капитальные вложения в оозда-

.ние систем технического водоснабжения. Эффективное использование ТЭХ возможно и при подготовке нормативно-справочных документов, типизации технических решений.

Третья глава: Моделирование качества воды в межотраслевых водохозяйственных системах - посвящена разработке математических моделей процессов формирования легко-, средне- и труднорастворимых солей в межотраслевых водохозяйственных системах с искусственным подогревом воды.

Основой моделирования процессов формирования концентраций солей и выявления эффективности воздействий управляющих факторов регулирования качества воды в водохозяйственной системе являются полученные зависимости:

1) для ВХС с постоянным во времени объемом водных масс

где С1-1 , С^ - концентрации солей в начале и в конце расчетного интервала времени, г/м3; "\Уп. » - объемы суммарного притока и потерь воды на испарение во всех охлаждающих циркуляционную воду устройств; (гэ > Сг0 ~ количество солей, поступающих в водную среду эоловым путем и из донных .отложений или наоборот из воды в донные отложения; V» - объем заиления водохранилища-охладителя за счет поступления взвешенных минеральных веществ с источника подпитки, с поверхностным стоком с собственного водосбора;

2) для ВХС с изменяющимся во времени объемом водных масс

с.. [Шп*&Э*£0+(Х№-УГа)С/.Л Щ "'^п^ЧУ, г ¥Жи - 1Уп

- 15 -

где - начальный объем воды в системе.

Зависимостями (6) и (7) описываются процессы формирования легкорастворимых солей в водохозяйственной системе.

Формирование концентраций средне- и труднорастворимых солей в системах оборотного водяного охлаждения протекает в сложном взаимодействии химических, физических и гидробиологических процессов, вызывающих нарушение устойчивости равновесных систем. Основным звеном в исследованиях таких процессов и является оценка устойчивости равновесных гидрохимических систем, выявление особенностей осаждения и растворения солей в водной среде.

Моделирование процессов формирования концентраций средне- и труднорасторимых солей в комплексных системах оборотного водяного охлаждения также осуществляют по зависимостям (б) и (7), но с учетом оценки состояний карбонатно-кальциевой, карбонатно-магние-вой, сульфатно-кальциевой систем.

Основой расчетов состояний карбонатно-кальциевой, карбонат-но-магниевой и сульфатно-кальциевой системно целью уточнения прогнозных концентраций ионов

полученных по зависимостям (6,7), являются уравнения равновесий названных гидрохимических систем. Для оценки равновесного состояния карбонатно-кальциевой системы уравнение имеет вид:

С¡;со;+ (2Сс£~Снсо;)С1со; +Снсо1 /Ке/с=(2Ссог+Снсо"3)/Кс /с ,(8)

где Сйа* , Ст~ь

- прогнозные молярные концентрации ионов кальция; и гидрокарбонатов, кмоль/м3; СцС0^ - равновесная молярная концентрация гидрокарбонатов, кмоль/м3; Ссо2 - начальная концентрация диоксида углерода, кмоль/мг

кТиЖ- '

где К< » К 2, - первая и вторая константы диссоциации угольной кислоты; 1.Са.С0з - произведение растворимости С ССа+ 1 [ СсО$* ]? зависящие от температуры воды

К< = (0,00651 + 0,2695) (Ю)

К4=(0,0095{4 0^ат)ю"<О (И)

1--(5,603'0,066Н)Ю* (12)

где Ь - средняя температура воды в водохранилище-охладителе.

(с = {нео; 1&+ , ехз)

где: > • ~ коэффициент активности ионов гидрокарбо-

натов и кальция

Ссог • \неед Снсо; /<0рН~рК< 7 Ш)

«н

где Ь - начальная концентрация ионов гидрокарбонатов в

системе оборотного водяного охлаждения, кмоль/м3, принимается по результатам гидрохимического анализа воды источника подпитки при разработке прогноза солевого режима проектируемой системы охлаждения ТЭС; рН _ начальная концентрация ионов водорода, гмоль/кГ; р-К^г- отрицательный десятичный логарифм первой константы диссоциации угольной кислоты К^

К,

Уравнение (8) решают методом последовательной подстановки изменяющихся на каждом шаге значений Снс0£ ; вычисления равновесной концентрации СнсО^ прекращают при достижении заданной точности.

- 17 _

Найденную таким образом равновесную концентрацию ионов гидрокарбонатов используют для корректировки прогнозных значений концентраций ионов кальция и гидрокарбонатов с учетом процессов осаждения или растворения СйСОз. до

Уточненные прогнозные концентрации ионов кальция рПУ

гидрокарбонатов и НСО^ в водной среде оборотной системы водяного охлаждения к концу расчетного интервала времени будут равны

Сса = - 0,5 (Снсо5- - С нее;) (16)

<Гт= Сад (1?)

Расчет состояний карбонатно-магниевой системы выполняют по уравнению:

Гс =

СнеОь" + (2С-Снс0*5)йс0] +Сис01 /кс р

где С И^-' п- прогнозная молярная концентрация магния

П

2+

к.моль/м3; Сцсо£ - равновесная концентрация ионов гидрокарбонатов, полученная по зависимости (IV), к.моль/м3;. СсОд - равновесная концентрация диоксида углерода, соответствующая СцС/0^ , .ноль/м3

Кг_

С " К< ЬМдСОз 7 ^

где Ьм^С-Оз - произведение растворимости

Р' |нС0'3 (20)

где 4Ма2* - коэффициент активности магния « Р *

Ссо& = СсОг (21)

Уточненные прогнозные концентрации ионов магния и гидрокарбо-

натов равны

*1 Маг+ -0,5 [Снсо; - Снсо'ъ) (22)

См*

1

ли

СнСОз с С нсо£ (23)

После выполнения операций по уточнению прогнозных концентраций ионов кальция,, магния, гидрокарбонатов рассчитываем количество выпавших в осадок или растворившихся СсС.С0$ , М^СО^ , за расчетный интервал времени по уравнениям:

СаСОь = <}5 (Сис<£ - Снсо£ ) (24)

ЩСОг

Г °,5 (Сис0£ - Снсо^) (25)

Разработанные модели в условиях функционирования межотраслевой водохозяйственной системы с постоянным или переменным объемом водных масс отличаются от известных учетом в них процессов обмена растворенными веществами между водной средой и донными отложениями, эолового фактора, процессов заиления водоема, состояний карбонатно-кальциевой, карбонатно-магниевой и сульфатно-кальциевой систем.

Четвертая глава; Применение методики анализа и выбора рациональных схем межотраслевых водохозяйственных систем ТЭС-пос-вящена анализу результатов исследований взаимодействия технологических циклов в межотраслевой водохозяйственной системе ТЭС.

Многоцелевое использование ВХС, в условиях отсутствия соответствующих водоохранных мероприятий, в конечном счете приводит к ухудшения качества воды в них за счет поступления в водную среду различных примесей.

Образующийся баланс взаимодействия в результате влияния суммы природных и антропогенных факторов изучается для конкретных ВХС ТЭС, а также для их дальнейшего развития и распространения. Для каждого конкретного объекта существует свой комплекс последствий, в связи с чем в одних случаях они проявляются сразу и ощутимо, а в других менее заметно и более растянуто во времени. Вышеназванные аспекты учтены при разработке генетической схемы взаимодействия в "системе".

В диссертацию включен анализ гидрохимического, гидробиологического, гидротермического режимов водохранилищ-охладителей ТЭС при определенном влиянии низкопотенциального тепла на экосистему водохранилищ.

Неотъемлемой частью проблемы обеспечения нормативного качества вод в ВХС ТЭС является задача формирования качества воды в отдельных технологических циклах.

На основании детального изучения состава сточных вод энергообъекта доказано, что низкопотенциальное сбросное тепло, отводимое от энергообъектов,возможно утилизировать при выращивании сельхозпродукции, рыборазведении, получая при этом дополнительную прибыль.

Требования к качеству воды отраслей-утилизаторов низкопотенциального тепла определяются выбором технологического процесса производства, а также общей структурой ВХС ТЭС. В условиях создания и функционирования ВХС ТЭС эти требования должны строго соблюдаться и мероприятия по подготовке и водоочистке должны быть сориентированы на их взаимоувязку.

Рабочей гипотезой при оценке возможности использования известных способов водоподготсвки. в условиях функционирования ВХС ТЭС явилась приемлемость традиционных способов водообеспечения.

- 20 -

Оптимальная технология охлаждения циркуляционных вод-подземная градирня с определенными техническими характеристиками.

В качестве дополнительных технологий продувки водохранилищ-охладителей, наряду с традиционными способами, рассматривалась под-эемная градирня (фрагмент сельскохозяйственного блока) с выбранный для данного примера наиболее распространенным для лесостепной полосы набором культур. Для него были определены оптимальные технологии растениеводства, обеспечивающие при заданной общей площади и заданном урожае сельскохозяйственных культур получение максимальной прибыли. Экономия воды на полив сельхозкультур при выбранном способе их выращивания в сравнении с традиционный достигла значительных величин.

Показано, что предложенный метод определения оптимальной водоохранной технологии в условиях развития водохозяйственных систем ТЭС реализует на практике одно нз направлений охраны вод -внедрение ресурсосберегающих технологий. В приложение вынесены:

- отдельные фрагменты технико-экономических характеристик по технологическим блокам межотраслевых водохозяйственных систем тепловых электростанций;

- документы, подтверждающие внедрение результатов работы. В заключении сформулированы основные результаты. Основным итогом диссертационной работы является новое решение актуальной научной задачи в части разработки и научного обоснования метода выбора рациональных схем межотраслевых ВХС на примере ТЭС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

. Успешное решение проблемы оптимизации сбалансированного взаимодействия различных отраслей народного хозяйства при совре-

'„'энном развитии производительных сил в значительной мере зависит от степени изученности и учета народнохозяйственных результатов не только по объемам производства, качеству продукции, но и по воздействию на окружающую среду, особенно это актуально для таких водоемких отраслей народного хозяйства, как теплоэнергетика и сельское хозяйство.

2. Существующие методические подходы к оптимизации водопользования до сих пор ограничивались эколого-экономической оценкой водоохранных мероприятий и не учитывали оценку получаемого народнохозяйственного эффекта от использования водных ресурсов в производстве, предлагаемый метод выбора ВХС ТЭС учитывает именно етрэднохозяйственный эффект.

3. Проведен технико-экономический анализ существующих, проектируемых, реконструируемых межотраслевых водохозяйственных систем ТЭС и ее элементов, позволивший построить технико-экономические характеристики для отдельных блоков ВХС ТЭС, в частности,для энергообъектов с различными системами охлаждения.

4. Предложена методика системного анализа целей функционирования межотраслевых ВХС ТЭС, который предусматривает их формулировку в содержательных терминах, ранжирование их.

5. Предложена методика системного анализа ВХС ТЭС, включающая разработку функциональной структуры, ее формальное описание, выбор системы технико-экономических характеристик.

6. Разработана генетическая схема ВХС ТЭС, построена на ее основе принципиальная схема водоохранных технологий.

7. Предложены математические модели процессов формирования водно-солевого реяима в комплексных системах оборотного водяного охлаждения теплообиенного оборудования ТЭС.

8. Разработана совокупность технико-экономических характеристик элементов ВХС ТЭС, которые определяют параметры моделей

оптимизации программы развития производства и охраны вод.

9. Решена задача разработки и теоретического обоснования

метода выбора рациональной схемы межотраслевых водохозяйственных

систем.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДЖСЕРГАЦИИ

1. Ефременко Т.Н., Дмитриева Е.А. Оптимизация водоохранных мероприятий при развитии межотраслевых водохозяйственных систем // Экономические, технические и организационные основы охраны вод: Сб.науч.тр. /ВНИИВО. - Харьков, 1986. - С. 52-57.

2. Сухоруков Г.А., Дмитриева Е.А. Анализ структуры водного хозяйства энергобиологических комплексов // Охрана вод речных бассейнов: Сб.науч.тр. / ВНИИВО. _ Харьков, 1987. _ С. 141-146.

3. Ефременко Т.Н., Дмитриева Е.А. Оптимизация межотраслевых систем водного хозяйства в условиях развития водохозяйственных систем ТЭС // Концептуальные, критериальные и методологические основы охраны вод; • . -. ... ; Сб. науч.тр. / ВНИИВО. - Харьков, 1989. - С. 85-92.

4. Дмитриева Е.А., Нечаева A.B. Водоохранные мероприятия при использовании низкопотенциального тепла сбросных вод ТЗС // Мало-и безотходные технологии в энергетике: Матер. Всес.совещ., Москва, 1984. _ М., 1984. - С. 196-198.

5. Дмитриева Е.А., Нечаева A.B. Комплексные водоохранные мероприятия по предотвращению загрязнения наружной системы охлаждения ГРЭС № 3 им. Р.Э. Кдассона // Круговорот вещества и энергии в водоемах. Водные экосистемы, структура, продуктивность, круговорот веществ. Вопросы охраны и рационального использования: Тез. докл. У1 Всес. Лимнологического совещ., Иркутск, 4_6 сентября 1985. _ Иркутск, 1985. _ С. 77_78.

6. Дмитриева Е.А., Васенко А.Г., В0лерман И.Б. Зколого-эконоиичес-кие аспекты последствий создания энергобиологических комплексов

// Вторичные ресурсы - резерв экономики и улучшения окружающей среды: Тез.докл.мат. Всес.науч.-техн.совещ., Сумы, 198?. _ С. 168-169.

7. Нурашко А.И., Агнбалов В.А., Дмитриева Е.А. Арроэкологические аспекты использования сбросных теплых вод // Практика решения водохозяйственных задач: Сб.науч.тр. / ЦНИЙКИВР.. _ М., ВНИИ-ГНМ. 1988. - С. 24-32. ДСП.

8. Волериан И.В., Дмитриева S.A. Создание малосточной водохозяйственной системы // Энергетика и окружающая среда: Тез.докл. Всес.науч.-техн.совещ. с иеждународ. участием, Львов, 24_26 мая, 1989. - М., 1989.

9. Ефременко Т.Н., Дмитриева Е.А. Создание ыалосточной водохозяйственной системы на базе развития агроэнергетнческого комплекса // Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования: Тез.докл.областной ХШ иколы-семинара,

1-6 октября 1989 г. - Ростов-на-Дону, 1989. _ С. 151-152.

Ю.Дмитриева Е.А., Агибалов В.А., Кадникова М.Г. Экономические аспекты функционирования водохозяйственных систем TBC // Актуальные вопросы охраны окружающей среды от антропогенного воздействия: Тез.докл.науч.-техн.конф., Севастополь, 27-28 февраля 1989. _ Севастополь, 1989. - С. 52-53.

11.Коваленко М.С., Дмитриева Е.А. Прогнозирование качества воды водохранилищ с оборотным режимом работа // Рациональное использование и охрана водных ресурсов от загрязнения: Тез.докл.Все-союз. симп,молодых ученых, Харьков, 9ЛЗ июля 1990 г. - Харьков: ВНИИВО, 1990 -С. 75-76.

12.Васенко А.Г., Дмитриева Е.А. Построение технико-экономических характеристик отдельных блоков водохозяйственных комплексов // Совершенствование системы управления и контроля за использованием и охраной вод в СССР на базе объединенных региональных

водохозяйственных систем: Тез.докл.Всес.совещ., Свердловск, 1987. _ Свердловск, УралНИИВХ, 1987. _ С. 38-39. ■£3. Ефременко Т.Н., Дмитриева Е.А. Выбор оптимальной схемы водопользования в энергобиологических комплексах // Проблемы комплексного использования и охраны водных ресурсов Белоруссии и Украины. - Деп. в ЦБНТИ Минводхоза СССР от 8.12.87, Пs 470.

Дмитриева Е.А., Агибалов В.А. Параметры модели функционирования водохозяйственных систем. - Деп. в ЦБНТИ МВХ СССР от 14.05.1989, № 619. ■t5. Калашников В.А., Дмитриева Е.А. Улучшение состояния прибрежных территорий водохранилищ комплексного использования. -Деп. в ЦБНТИ МВХ СССР от i4.0b.I989, ){, 620. ■tö. Дмитриева S.A., Солошенко С.Н. Принципиальная схема водопот-ребления и водоотведения энергобиологического комплекса им. Р.Э. Классона, - Деп. в ЦБНТИ МВХ СССР 0т 27.06.89, № 4268-В89.