Повышение эффективности процесса термической переработки твердого топлива

• Автор: Пятыгина, Мария Валерьевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 234 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Принципы организации производственного процесса на промышленных предприятиях по переработке твердых топлив
1.1. Обзор существующих технологий термической переработки твердых органических топлив и оценка энергетических затрат на производство ОСНОВНЫХ продуктов
1.2. Характеристики твердых топлив как сырья для производства энергии и химических продуктов
Глава 2. Физико-химические и технологические основы процессов

разложения органической массы твердого топлива
2.1. Существующие методы расчета термодинамических функций соединений органической массы твердого топлива
2.2. Выявление и моделирование структуры исходных соединений и продуктов разложения органической массы твердого топлива
2.3. Направление реакций разложения органической массы твердого топлива
2.4. Физико-химические и тепловые процессы, протекающие в аппарате-пиролизере
Глава 3 Моделирование процесса термического разложения органической массы твердого топлива
3.1. Выявление возможных реакций первичного и вторичного распада соединений органической массы твердых топлив при различных способах переработки

3.2. Расчет термодинамических параметров процесса разложения твердого топлива и оценка тепловых эффектов образования продуктов переработки
3.3. Расчет кинетических параметров процесса разложения твердого топлива и оценка выхода целевых продуктов
Глава 4 Создание методики расчета технологических схем с термическим разложением твердого топлива и разработка метода повышения эффективности процесса термической переработки
4.1. Выбор исходных данных
4.2. Основные этапы методики расчета и анализа эффективности схем энерготехнологической переработки твердого топлива
4.3. Разработка способа и технологической схемы
энерготехнологической переработки твердого топлива
4.4 . Методика теплового расчета аппарата-пиролизера
Заключение о возможности использования результатов диссертационной работы
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1. Термодинамические и кинетические параметры процессов разложения твердых топлив
Приложение 2. Оценка эффективности технологической схемы комплексной термической переработки твердого топлива с последовательным отводом продуктов разделения
Приложение 3. Расчет аппарата-пиролизера

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы:
На сегодняшний день существуют различные схемы комплексной энерготехнологической переработки твердого топлива, разнообразие которых обусловлено видом применяемого топлива и его техническими характеристиками, а также целевым использованием конечных продуктов потребителями. Программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года», предполагающая модернизацию, технологическое развитие и переход к рациональному и экологически ответственному использованию энергетических ресурсов, подразумевает внедрение и использование технологических схем переработки твердых топлив, основанных на процессах пиролиза, гидропиролиза, гидроочистки, сжигании в кипящем слое и плазмотермической переработки.
Для создания эффективных технологических схем и производств с точки зрения энерго- и ресурсосбережения, а также комплексного использования получаемых продуктов переработки твердого топлива, необходимо исследование структуры органической массы твердых топлив, диапазона температур, стадий распада соединений, составляющих органическую массу твердого топлива и оценка влияния тех или иных промежуточных веществ на конечный качественный и количественный состав получаемых продуктов. Исследование физико-химических основ термического разложения твердых топлив позволит создать методику расчета технологических схем, реализующих эти процессы и повысить энергоэффективность переработки твердых топлив.
Цели работы:
Разработка научных основ сбережения энергетических ресурсов для технологического процесса термической переработки твердого топлива и разработка технологической схемы комплексной переработки твердого органического топлива с целью экономии энергетических ресурсов и улучшения качества получаемых химических продуктов.
1.2.1 Торф
Торф представляет собой смесь продуктов превращения растительных остатков и минеральных включений различного происхождения. По Стадникову Т.П. стадия торфа характеризуется присутствием химически неизменных или же очень малоизмененных форменных элементов растений (стебли, листья, корни, кора) в основном аморфной, иногда пластической массы, представляющей собой продукт глубокого изменения растительного материала. Отличительными признаками торфов являются наличие в них растительных остатков и большая обводненность. Свежедобытый торф содержит 85-90% влаги. Такое количество влаги обусловлено широко развитой сетью капилляров в растительных остатках и тем, что вещества торфа находятся в состоянии гелей (благодаря этому торфяная масса обладает способностью впитывать, подобно губке, большое количество воды) [25].
Растения-торфообразователи имеют в своем составе: протеин (1-30%), жиры, воски, масла (1-30%), целлюлозу и инкрустирующие вещества (10-50%), лигнин (10-30%). Элементный состав растений-торфообразователей колеблется менее существенно и состоит из углерода (50-53%), водорода (5,5-6,5%) и азота (0,8-1,9%).
Торф состоит из тех же групп веществ, что и растения-торфообразователи, но к ним еще добавляется новый класс соединений - гуминовые вещества. Процесс накопления последних в торфе является наиболее характерным для торфообразования, а переход растений в торф называется гумификацией. Исходные компоненты растений-торфообразователей претерпевают тем большие изменения, чем выше геологический и химический возраст торфа.
Группа соединений, извлекаемых органическими растворителями, получила термин «битумы торфа». Они состоят из восков, парафинов, смол и содержат парафиновые, терпеновые и ароматические углеводороды, а также такие кислородсодержащие соединения, как спирты, кислоты, эфиры. Их количество колеблется в пределах от 1,2 до 17,7%.