Разработка энерго и ресурсосберегающей схемы эффективного использования твердого топлива в шлаковом расплаве

• Автор: Бурмакина, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ
1.1 Анализ структуры энергетического баланса страны
1.2 Обобщенный анализ потребления низкосортного твердого топлива в промышленности
1.3 Анализ и обоснование особенностей организации барботажного режима11
1.4 Обобщенный анализ организации эффективного использования углей в различных технологиях
1.4.1 Анализ использования низкосортного угля в бескоксовой металлургии железа
1.4.2 Использование минеральной части твердого топлива
1.5 Основные способы сжигания твердого топлива
1.6 Постановка задач исследований
1.7 Выводы по главе
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА
2.1 Методика проведения исследований термодинамических параметров шлакового расплава с использованием программного комплекса АСТРА
2.2 Описание экспериментального стенда для исследования гидродинамических характеристик барботажного режима в шлаковом расплаве
2.2.1 Исследования распределения газовых объемов в шлаковом расплаве
2.3 Разработка математической модели основных процессов протекающих в расплаве для определения формы реактора
2.3.1 Исследования влияния распределения газосодержания по высоте шлакового расплава на форму реактора
2.4 Выводы по 2 главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЩЕЙ СХЕМЫ НА ОСНОВЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА
3.1 Исследования состава продуктов восстановления при сжигании угля в шлаковом расплаве
3.2 Математическое описание процесса горения угольных частиц в реакторе
3.3 Разработка энергоресурсосберегающей схемы на базе сжигания углей в шлаковом расплаве
3.3.1 Результаты исследований различных направлений по использованию минеральной части углей
3.3.2 Формирование схемы эффективного использования угля
3.4 Определение потенциала резерва интенсивного энергосбережения энергосберегающих схем
3.4.1 Определение энергоемкостей тепловых схем
3.5 Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГО И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СХЕМЫ НА БАЗЕ СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ В ШЛАКОВОМ РАСПЛАВЕ
4.1 Определение основных термодинамических показателей схемы на базе сжигания углей в шлаковом расплаве
4.2 Технико-экономическое обоснование эффективности ресурсосберегающей схемы
4.3 Выводы по 4 главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Библиографический список
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Целью энергетической политики России является максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора.
Ход реализации Энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденная Правительством РФ от 13 ноября 2009 г. в сфере угольной промышленности характеризуется увеличением доли угля в топливно-энергетическом балансе страны.
Для достижения стратегической цели развития угольной промышленности необходимо решить основные задачи:
повышение эффективности добычи, обогащения и переработки угля на основе совершенствования применяемых технологий и оборудования, а также внедрения передовых организационных решений;
организация производства высококачественной конечной продукции, комплексное использование угля и сопутствующих ресурсов.
Энергетические угли и природные газы являются первичными энергетическими ресурсами, на которых основывается энергетика промышленных предприятий. При этом подавляющая часть предприятий базируется на природном газе, за исключением тех, на которых существуют промышленные тепловые электрические станции (ТЭС) и крупные котельные. Оборудование таких ТЭС позволяет использовать угли и природный газ практически в любой пропорции в пределах установленной тепловой мощности. Здесь угли могут замещать природный газ непосредственно.
В технологических и энергетических агрегатах, потребляющих только газовое топливо, угли не могут замещать горючие газы непосредственно.
Базирование энергетики промышленного предприятия одновременно на углях и природном газе значительно повышает надежность энергоснабжения. Кроме надежности, такое базирование имеет и экономический смысл. При увеличении цен на природный газ снижение платежей за энергоресурсы может быть достигнуто увеличением доли энергетических углей в топливном балансе

топлива в слой, чтобы содержание горючих в нем в любой момент времени не превышало 5-7% от объема слоя (из-за опасности спекания).
Унос частиц может достигать до 40% от вводимого в топку углерода. Многие работы направлены на усовершенствование этого способа [81— 85]. Прогрессивным решением является технология циркулирующего кипящего слоя (ЦКС), разрабатываемая компанией «Фостер - Уиллер» [83]. Технология ЦКС основана на том же принципе, что и технология КС (кипящий слой). Схема этого способа приведена на рис.1.6.
Рис. 1.6 Котел с ЦКС 1 - топка с кипящим слоем; 2 - горячий циклон; 3 - затвор; 4 - водоохлаждаемые экраны; 5 - перегреватель; 6 - экономайзер; 7 - выходной газоход; 8 - электрофильтр; 9 -дымосос; 10 - вентилятор первичного воздуха; 11 - вентилятор вторичного воздуха;
12 - топливо; 13 - известняк; 14 - опускная труба; 15 - барабан; 16 — охладитель золы;
17 - донная зола; 18 - летучая зола; 19 - вывод золы; 20 - воздух; 21 - вода; 23 - выход пара; 24 - питательная вода
Воздух вдувается в топочную камеру, где размещается сформированный золой, топливом и известняком слой, который ожижается этим воздухом. Псевдоожижение вызывает турбулентное перемешивание, повышающее эффективность сжигания топлива, и реакции известняка с диоксидом серы, образовавшимся при окислении серы топлива. В пузырьковом слое скорость воздуха и образующихся в топочной камере дымовых газов низкая (менее 2 м/с) и границу слоя можно наблюдать визуально.