Плазменная термохимическая подготовка углей и разработка оборудования для ее реализации

• Автор: Перегудов, Валентин Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 407 с. : ил.

Глава 1. ПРОБЛЕМА СНИЖЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ МАЗУТА НА ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ ТЭС И СПОСОБЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ
1.1. Актуальность проблемы снижения потребления мазута (природного газа) на пылеугольных ТЭС

1.2. Способы повышения стабильности горения угля

1.3. Способы активации топлив и универсальные качества плазмы

1.4. Эффективность плазмы в процессах воспламенения на примерах воспламенения жидких и газообразных топлив
1.5. Известный опыт в применении плазмы для воспламенения угля в пылеугольных котлах ТЭС

1.6. Термохимическая подготовка углей к сжиганию

1.7. Начало и последующие стадии исследований плазменного воспламенения углей в нашей стране
1.8. Расчетные методы исследований процессов, протекающих при плазменной термохимподготовке углей

1.9. Выводы и постановка задачи исследований

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
2.1. Методика исследований
2.2. Суть плазменной термохимической подготовки углей к сжиганию
и ее особенности
2.3. Результаты стендовых испытаний плазменного воспламенения
углей
2.4. Исследование плазменного воспламенения тощих углей на промышленном котле, оснащенном системой пылеприготовления с промбункером
2.5. Изучение возможности плазменного воспламенения угля в котле
с прямым вдуванием пыли в горелки
Глава 3. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ УГЛЯ
3.1. Термодинамические расчеты характеристик процесса термохимической подготовки углей
3.1.1. Расчет термохимической подготовки переясловского и черемховского углей
3.1.2. Расчет удельных энергозатрат и мощности плазмотрона на воспламенение при ТХП углей
3.2. Теплотехнические расчеты плазменной термохимической подготовки углей
3.2.1. Математическая модель теплотехнических расчетов термохимической переработки углей
3.2.2. Методика теплотехнических расчетов режимных параметров процесса плазменной ТХП угля и геометрических параметров плазменно -угольных горелок
3.2.3. Расчет плазменного воспламенения угля при различных начальных условиях
3.2.4. К вопросу о влиянии концентрации угля в аэросмеси на энергозатраты
3.2.5. Расчет плазменной стабилизации горения пылеугольного факела
3.2.6. Расчет двухступенчатой плазменно-угольной горелки
3.2.7. Расчет зависимости энергозатрат на плазменное воспламенение от перераспределения расхода воздуха в ступени двухступенчатой горелки
3.2.8. Плазмення ТХП в иных процессах использования углей
Глава 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ УГЛЯ
4.1. Исследования характеристик плазмотронов
4.1.1. Плазмотроны для воспламенения углей и их статические вольтамперные характеристики
4.1.2. Динамические характеристики электрической дуги в плазмотроне
4.1.2.1. Д инамические характеристики душ в гладком канале
4.1.2.2. Динамические характеристики дуги в канале с кольцевой полостью: эксперимент и расчет
4.1.3. Ресурсные характеристики плазмотронов для воспламенения
углей
4.1.3.1. Результаты по ресурсу плазмотронов при их эксплуатации
на ТЭС
4.1.3.2. Пути повышения ресурса электродов плазмотрона
4.2. Камеры термохимической подготовки топлива
4.3. Электропитание плазмотрона
Глава 5. ПЛАЗМЕННАЯ БЕЗМАЗУТНАЯ РАСТОПКА КОТЛОВ, ПОДСВЕТКА ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА И СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫХОДА ЖИДКОГО ШЛАКА; ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОЙ И ЭФФЕКТИВНОЙ ЭСПЛУАТАЦИИ СПВ
5.1. Результаты испытаний плазменной безмазутной растопки котлов и подсветки факела
5.1.1. Растопка котла с промбункером
5.1.2. Плазменная безмазутная растопка котлоагрегатов Гусиноозерской ГРЭС с прямым вдуванием пыли
5.1.3. Растопка котла блока 200 МВт одной горелкой
5.1.4 Плазменно-угольная растопка котла, имеющего систему подачи пыли высокой концентрации
5.1.5. СПВ с автономными камерами ТХП
5.1.6. Краткий обзор применения систем плазменного
воспламенения на других котлах
5.2. Плазменно-угольная стабилизация выхода жидкого шлака
5.3. Влияние плазменной термохимической подготовки
на экологические показатели работы котла
5.4. Шлакование при плазменном воспламенении углей и пути его

составлял 7,2 - 46 кг/ч. При удельных энергозатратах 0,05 - 0,08 кВт*ч/кг наблюдалось воспламенение угля и температура факела на выходе составляла 1170 - 1320 К. В [107], кроме того, предложена математическая модель ТХП.
В работе [108] приведены результаты испытаний плазменной растопки котла и подсветки факела. Испытания проводили на котле К-50-14/250 па-ропроизводительностью 50 т/ч. Использовался кузнецкий уголь со следующими характеристиками: Ар = 15-21 %; УР 10 - 11,5 %; Уг= 35 - 38%; <3/ = 24 МДж/кг. Плазмотронами было оснащено две горелки из четырех имеющихся на котле. В начальный период растопки мощность каждого плазмотрона была 50 кВт, а в последующем снижалась до 30 кВт. Были осуществлены без использования мазута растопка котла и подсветка факела. При плазменной подсветке мехнедожог снизился в два раза в сравнении с результатом, полученным при мазутной подсветке.
Выполнены работы по созданию системы плазменной безмазутной растопки водогрейного котла КВТК-100/150 [109]. Предварительные эксперименты показали, что в штатных для данного котла условиях по концентрации пыли и скорости аэросмеси в горелке мощности плазмотрона 60 кВт оказалось недостаточно для реализации воспламенения. Авторы учли результаты работ [110,111] и, с целью повышения концентрации угля в аэросмеси, установили перед камерой ТХП пылеконцентратор (см. Главу 3). Сброс слабозапыленного воздуха из пылеконцентратора при этом сделали в топку, в зоне горелок второго яруса.
Приведенные выше сведения свидетельствуют о том, что к началу наших исследований по плазменному воспламенению углей [92, 93, 95] (см. также Приложение 1, с. 358 - 359) из экспериментальных были известны такого направления работы лишь зарубежных авторов [65, 66, 68, 69]. В них изучалось прямое воспламенение потока угольной аэросмеси непосредственно в топке (рис. 1.1). Одновременно с этими нашими