На глиноземных заводах ОК РУСАЛ избыток технологической воды удаляется на специальном переделе производства - выпарка. На АО «РУСАЛ Ачинск» в цехе кальцинированной соды для удаления избыточной воды и выделения продукционной соли - безводной соды, используется прямоточная выпарная батарея с аппаратами принудительной циркуляции. В 2021-2022 гг. специалистами ООО «РУСАЛ ИТЦ» разработана математическая модель выпарной батареи, включающая материальный и тепловой балансы, полученные на основе статистических данных работы калийного и содового отделений цеха. Компьютерная модель, включающая расчетно-графические схемы, полностью повторяла компоновку действующей выпарной батареи и выступила основой для разработки проектных решений по повышению ее энергоэффективности. На основе разработанной математической модели рассчитано 14 вариантов компоновок выпарной батареи, связанных с установкой дополнительного теплообменного оборудования, изменением схем нагрева раствора после каждого корпуса, изменением теплообменных поверхностей, установкой самоиспарителей раствора и конденсата, изменением схемы движения раствора и пара. Эффективность решений по результатам расчетов определялась на основе экспертной технической оценки, включающей затраты на реализацию проекта по модернизации выпарной батареи, энергоэффективность выпарной батареи после модернизации, техническими возможностями реализации мероприятий. По результатам оценки вариантов балансовых и тепловых расчетов разработаны технические решения, связанные с установкой двух самоиспарителей растворов, одного теплообменного аппарата для подогрева исходного сульфатного маточного раствора, поступающего на выпарную батарею, и переводом выпарной батареи с прямоточного режима движения раствора и пара на противоточный. В 2023 г. специалистами ООО «РУСАЛ ИТЦ» (г. Санкт-Петербург) и ООО «КБ «Химические системы»» (г. Екатеринбург) был разработан технический пакет и проведены строительно-монтажные работы. В 2024-2025 гг. на АО «РУСАЛ Ачинск» проведены опытно-промышленные испытания и подтверждены эффекты, полученные на основе расчетов в математической модели.
ВЫПАРКА, ВЫПАРНАЯ БАТАРЕЯ, ДИАГРАММА, СОДА, СОДОВЫЙ РАСТВОР, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
1. Д.Г. Чистяков, В.О. Голубев, А.В. Александров. ММТТ-36. 1, 12-16 (2023).
2. М.С. Моисеенков, С.А. Мазунин, В.Л. Чечулин. Вестник Пермского университета. 2, 36-45 (2012).
3. А.Г. Лаптев, Н.А. Николаев, М.М. Башаров. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. Теплотехник, Москва, 2011. 335 с.
4. В.М. Ронкин. Дисс. канд. техн. наук., Ур. гос. техн. ун-т. Екатеринбург, 2004. 24 с.
5. В.М. Ронкин, В.М. Ковзель. Химическая промышленность сегодня. 3, 47-56 (2011).
6. Д.Г. Чистяков Д.Г., В.О. Голубев В.О., А.В. Александров А.В. ВТУ. 26(10), 159-165 (2023).
7. Д.Г. Калишук, Н.П. Саевич, А.И. Вилькоцкий.Процессы и аппараты химической технологии. БГТУ, Минск, 2011. 426 с.
8. Т.Д. Ланина, Б.Г. Варфоломеев, О.А. Карманова.Расчет и конструктивное оформление выпарных установок. УГТУ, Ухта, 2009. 118 с.
9. Alberto de la Calle, Luis J. Yebra, Sebastian Dormido. In: Proceedings of the 9th International Modelica Conference (September 3-5, 2012). Munich, Germany, 2012. P. 941-948.
10. Е.С. Баланкина. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 4, 117-126 (2008).
11. Y.A. Sokolov, Y.I. Shamlitsky, D.A. Korchikov, D.A. Semidotskiy, D.A. Boyko, , I. V Rozmanov. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 3, 1-11 (2020).
12. R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E.Poling. The Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill, 10 (1987).
13. М.Л. Варламов, С.В. Беньковский, Е.Л. Кричевская. Производство кальцинированной соды и поташа при комплексной переработке нефелинового сырья. Химия, Москва, 1977. 173 с.
14. М.А. Михеев М.А., И.М. Михеева. Основы теплопередачи. Энергия, Москва, 1977. 344 с.
15. Д.А. Лабунцов. Труды ЦКТИ. 95, 82-88 (1961).
16. К. А. Козин, Е. В. Ефремов, М. И. Грачев. Молодой ученый. 10(90). 223-228 (2015).
17. Д. В. Ключникова, А. И. Ключников Международный научно-исследовательский журнал, 4(35), 69–70 (2015).
18. Э.В. Боровкова, Е.В. Пантюхина, О.В. Пантюхин.Известия Тульского государственного университета. 2. 346-350 (2018).
19. Э.В. Боровкова, Е.В. Пантюхина. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 6. 509-513 (2018).
20. Д.Г. Чистяков, В.О. Голубев, А.В. Александров, Е.Ю. Локк, Ю.А. Донцов. Цветные металлы и минералы. 116-122 (2017).
21. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2018664039, 09.11.2018.
