Математическое моделирование процессов термохимической подготовки углей к сжиганию на тепловых электрических станциях с использованием плазменных источников

• Автор: Пичугина, Татьяна Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы использования
плазменных технологий термохимической подготовки топлив (ТХПТ) и методов расчета этих процессов
1.1. Плазменные технологии ТХПТ к сжиганию на ТЭС
1.2. Существующие методы расчета процессов ТХПТ
1.3. Постановка задачи исследований
Глава 2. Термодинамическое моделирование процессов ТХПТ
2.1. Методика термодинамических расчетов с использованием 22 программы АСТРА-
2.2. Методы расчета исходных составов топливных смесей и удельных 39 энергозатрат на процесс ТХПТ
2.3. Результаты термодинамического расчета ТХПТ различных 43 энергетических углей
2.4. Численное исследование влияния концентрации пыли, зольности, 54 влажности, удельных энергозатрат на ТХПТ
Глава 3. Математическое моделирование процессов ТХПТ с учетом
движения, нагрева и кинетики термохимических превращений полидисперсных угольных частиц
3.1. Исходные данные для математического моделирования, расчет 59 теплофизических коэффициентов для математического моделирования кинетики термохимических превращений углей
3.2. Система уравнений математической модели движения, нагрева и 63 газификации полидисперсных угольных частиц в потоке окислителя, взаимодействующего с электрической дугой
3.3. Алгоритм и методика расчета по программе «ПЛАЗМА-УГОЛЬ-З»
3.4. Результаты кинетических расчетов для различных энергетических 80 углей
3.5. Исходные данные для проектирования плазменно-угольной горелки котла «TAVICI» (ТЭС «Вояны», Словакия)
Выводы по диссертации Список литературы Приложения
Введение
Подавляющее большинство долгосрочных прогнозов мирового топливного баланса подтверждают, что уголь останется наиболее значительным из доступных невозобнавляемых источников энергии до 2050 г. [1]. По прогнозам АО «Информэнерго» РАО «ЕЭС России» мировые запасы угля оцениваются в 1 триллион тонн [2]. При увеличении мирового потребления угля примерно на 2 % в год, запасов угля хватит на 228 лет. Для сравнения, природного газа хватит на 65 лет, а нефти на 43 года. При этом цены на уголь, в отличие от цен на нефть и газ, отличаются высокой стабильностью [1]. В 1999-2000 гг. цена на мазут за год на внутреннем рынке России возросла почти в 3 раза [3]. Внедрение современных технологий позволяет увеличить глубину переработки нефти до 85 %. В результате сократится производство топочного мазута, что способствует повышению его стоимости и ухудшению качества. До 23 % общего количества расходуемого на ТЭС России топочного мазута используется на пылеугольных ТЭС в основном для подсветки факела и растопки котлов [4].
Уголь является одним из основных источников электроэнергии. Более 38 % электроэнергии в мире вырабатывается на угле. Только в США установленная мощность пылеугольных ТЭС составляет 250 млн. кВт [5]. В 1998 г. на этих ТЭС сожгли 854 млн. т. угля, а доля угля в производстве электроэнергии достигла 57 %, в то время как в нашей стране - только 26 %. Баланс мирового потребления топлив приведен в таблице 1 по данным [1].
Таблица
Мировой топливный баланс
Годы Миллионы тонн условного топлива
Топливо 1990 2000 2010 2
Уголь 3142 3610 4199 5
Нефть 4582 5455 6346 7
Природный газ 2422 2605 2813 4
Прочие 1767 1650 1533 1
Итого 11913 13320 16803 21

2. Уравнение концентрации отдельных конденсированных компонен-

АБ^Т0)-
2ЛА1(т°)

(/=1,2,...,Л);
При А —> со уравнение (2.17) эквивалентно выражению
$(т)-4Р + £а-имА,
ехрЛ', = 0,
(/=1,2 ,...,Л).
(2.20)
(2.21)
При А = 103 погрешности в определении X/, связанные с переходом от (2.21) к (2.20), не превышают десятых долей процента.
3. Уравнение состояния идеального газа
[-ехр(-}'0)]р + (2ХехрлОг + £ехРУ, =2У°2>рХ,. (2.22)
V м / /=1 /=
4. Уравнение общей электронейтральности термодинамической систе-

ХлехрЛ', = 0. (2.23)

5. Уравнение сохранения массы химических элементов |>„ехрУ,+ Х(я„ехрУ,°)у, ф^+£и,,(у,0-1)ехрУ,0, (/ = 1,2,..*>) (2.24)
/-1 /-1 /-I
6. Уравнение энтропии термодинамической системы
-£ + £ 5,0И-Л0(1 + У,°-Г°)ехрУ, + £

-4-ехрА'°

+ £(Л0ехрУ> + Х -^рЛхрЛ'» 7- + Х(5“(г0)ехрЛ'“)л; =
(2.25)
= ЖИ+*о(>’° -1)]схРХ( +±[срк{т0)+5!{т°Хх, -1)]ехрАД°
/=1 Л-
7. Уравнение для определения энтальпии - •/ + £■/,Исхр*( + £Ц7’°)ехрУ,°]г + Х[л(г°)ехрА“]А* +
Ы ;-1 Л-
+ £ Ь(/’°)ехрЛ';}г = 2»°)г0 схрУ» [яДг°)(л'“ -1)+С„Дг°)г0]ехрУ,
(2.26)