Разработка конструкции малогабаритного устройства непрерывного пиролиза твердого органического топлива в термически нагруженном слое

• Автор: Котельников, Валерий Ильич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ
1.1. Коксование
1.2. Полукоксование
1.3. Газификация
1.4. Факторы, влияющие на теплофизические характеристики ископаемых углей
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕСТНЫХ УГЛЕЙ
2.1. Комплекс аппаратуры, методы исследования ископаемых углей
2.1.1. Аппаратура, программа и методики исследований
2.1.2. Оценка погрешностей измерений
2.2. Результаты исследования пиролиза каменных углей
2.3. Классификация региональных запасов каменного угля
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ИСПЫТАНИЕ УСТРОЙСТВА НЕПРЕРЫВНОГО ПИРОЛИЗА КАМЕННОГО УГЛЯ
3.1. Технология полукоксования, коксования каменных углей
3.2. Исследование пиролиза каменных углей в термически нагруженном слое
3.3. Методика расчета параметров установки непрерывного пиролиза

ГЛАВА 4. СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
4.1. Оценка эффективности процесса непрерывного пиролиза в термически нагруженном слое
4.2. Свойства твердых продуктов процесса и перспективы их использования
4.3. Процессы использования газообразных продуктов пиролиза
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. По данным Министерства энергетики Республики Тыва, на 90% территории республики используются децентрализованные источники электроснабжения. На этих удаленных территориях проживает более 70% населения. Энергоснабжение таких населенных пунктов осуществляется за счет привозного жидкого топлива и каменного угля. В новых экономических условиях в связи со значительным увеличением стоимости жидкого топлива становится актуальной задача перевода удаленных потребителей на более дешевое местное топливо. Нуждаются в модернизации и системы теплоснабжения, основанные на сжигании каменного угля без предварительной подготовки.
Известно, что на территории Республики Тыва разведанные балансовые запасы углей составляют более миллиарда тонн, а прогнозные ресурсы - более 20 млрд т. Основное применение угля в настоящее время — энергетическое. Разработка месторождений ведется открытым способом (разрезы «Каа-Хемский», «Чаданский»). Предварительная технологическая обработка угля в настоящее время отсутствует. Из-за большого содержания летучих веществ (неконденсируемые газы, каменноугольная смола) и склонности к спеканию слоевое горение тувинских углей в котлоагрегатах сопровождается высоким химическим недожогом. Резко континентальный климат и географические условия - расположение населенных пунктов республики в межгорных котловинах, своеобразная «инверсионная крышка», препятствуют перемешиванию воздушных масс и очищению воздуха. В зимнее время низкие температуры (-45°С) и отсутствие в этот период интенсивной циркуляции в приземном слое приводят к сильному загрязнению атмосферного воздуха продуктами неполного сгорания углей. По данным исследований, концентрации загрязняющих веществ в зимний период в подавляющем большинстве районов и в городе Кызыле обусловливаются в первую очередь выбросами отопительных печей одноквартирных зданий.

теплоемкости (для полуантрацита и антрацита линейный рост ее продолжается до 400-450 °С). Абсолютные значения эффективной теплоемкости в данном интервале температур с ростом степени метаморфизма уменьшаются от 1152 до 930 Дж/(кг*град) при 20 °С и от 1777 до 1408 Дж/(кг*град) при 300 °С.
Рис. 1.3. Графики зависимости теплоемкости разных марок угля от температуры (1—Д, 2-Г, 3-Ж, 4-К, 5-ОС, 6-Т, 7-ПА, 8-А)
С началом процесса пиролиза, сопровождаемого эндо- и экзотермическими тепловыми эффектами, на кривых эффективной теплоемкости углей от длиннопламенного к коксовому наблюдаются ярко выраженные эндотермический максимум при 425 427 °С и экзотермический минимум при 470-515 °С. При этом для более метаморфизованых углей экстремальные точки отвечают высшим температурам. Для угля марки ОС максимум при 475 °С выражен очень слабо и вообще отсутствует у тощего угля, полуантрацита и антрацита [3]. С последующим нагреванием эффективная теплоемкость углей значительно растет - до 2602-3113 Дж/(кг*град) при 570—580 °С, после чего резко уменьшается, достигая минимума при температурах от 825 °С для длиннопламенного, до 875 °С для тощего углей. Исключения составляют полуантрацит и антрацит, для которых эндотермический максимум наблюдается при 700 и 750 °С, а экзотермический минимум - при 900 и