Технологии получения и использования топливных водоугольных суспензий из углей различной степени метаморфизма

• Автор: Баранова, Марина Петровна
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 274 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДОУГОЛЬНЫХ ТОПЛИВНЫХ СУСПЕНЗИЙ

1.1 Технологические особенности приготовления и использования

ВУС из каменных и бурых углей

1.2 Значение и взаимосвязь параметров ВУС

1.3 Реология высококонцентрированных водоугольных суспензий

и роль коллоидно-химических факторов

1.4 Влияние физико-химического состава угля на свойства водоугольных суспензий

1.5 Влияние процесса механохимической деструкции угля на характеристики получаемых ВУС
1.6 Пластификация ВУС химическими реагентами
1.7 Процессы гомогенизации и структурообразования
1.8 Особенности сжигания водоугольных суспензий
1.9 Экологические аспекты
1.10 Выбор цели и постановка задач исследования 3
2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЕЙ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В РАБОТЕ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Характеристика каменных углей месторождений Кузбасса
2.2 Краткая характеристика бурых углей КАБа
2.3 Характеристика обводненных угольных месторождений
Дальнего Востока
2.4 Методы оценки и требования к характеристикам ВУС
2.5 Выводы по главе
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ ИЗ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ И СМЕСИ УГЛЕЙ РАЗНОЙ
СТЕПЕНИ МЕТАМОРФИЗМА
3.1 Получение деминерализованных ВУС
3.2 Определение технологических параметров получения каменноугольных ВУС
3.2.1 Влияние химических реагентов на реологические характеристики ВУС из каменных углей
3.2.2 Влияние процесса гомогенизации на стабильность
и реологические свойства ВУС
3.3 Использование в качестве твердой фазы ВУС шихты углей разной степени метаморфизма
3.4 Разработка системы размола угля с получением бимодального состава шихты с добавлением бурого угля

3.5 Получение ВУС на основе смеси углей разной степени метаморфизма в опытно-промышленных масштабах
3.6 Исследование процесса получения ВУС в опытно-промышленных условиях
3.7 Влияние физико-химического состава каменного угля на характеристики ВУС
3.8 Математические модели для анализа и расчета режимов трубопроводного транспорта
3.9 Выводы по главе
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ,
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И СЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ И ИХ СМЕСЕЙ
4.1 Получение ВУС из бурых углей Канско-Ачинского бассейна
4.1.1 Сравнение сухого и мокрого способов получения ВУС
4.1.2 Получение ВУС в мельничных конструкциях высокой энергонасыщенности
4.1.3 Влияние степени окисленности угля на характеристики ВУС
4.1.4 Получение ВУС из Березовского и Бородинского углей с максимальным содержанием твердой фазы
4.1.5 Природа стабилизации водоугольных топливных суспензий
4.1.6 Установление корреляционных зависимостей реологических характеристик суспензий от состава угля и построение математических моделей
4.1.7 Влияние температуры на реологические характеристики водоугольных суспензий из бурых углей
4.1.8 Возможность использования технической воды Березовского разреза и влияние ее состава на реологические характеристики суспензий
4.1.9 Получение ВУС на экспериментальном стенде
4.1.10 Исследование седиментационной стабильности ВУС, полученной на опытно-промышленном оборудовании
4.1.11 Получение ВУС на промышленном оборудовании
4.1.12 Сжигание водоугольных суспензионных топлив из разнометаморфизованных углей
4.1.13 Выводы по главе
4.2 Технология получения, хранения, транспортирования водоугольных суспензий на базе бурых углей обводненных месторождений Дальнего Востока
4.2.1 Влияние влажности исходного угля на реологические характеристики водоугольных суспензий
4.2.2 Влияние физико-химических характеристик и степени измельчения угля на свойства водоугольных суспензий
4.2.3 Подбор пластифицирующих добавок для
суспензий из бурых углей обводненныхместорождений

4.2.4 Стабильность ВУС из бурых углей обводненных
месторождений в динамических условиях
4.2.5 Получение ВВУС из рядового угля Павловского месторождения
4.2.6 Получение ВУС из каменного угля Огоджинского месторождения
4.2.7 Получение ВУС из смесей углей разной степени
метаморфизма обводненных месторождений Дальнего Востока
4.2.8 Комплексная технология получения и транспорта водоугольных суспензий из угля разной степени метаморфизма
4.2.9 Выводы по главе
4.3. Технология получения и сжигания топливных водоугольных
суспензий из монгольских бурых углей
4.3.1 Получение водоугольных топливных суспензий из бурых монгольских углей
4.3.2 Получение ВУС из монгольских углей в опытно-промышленном масштабе
4.3.3 Сжигание ВУС из монгольских бурых углей на
опытно-промышленной установке
4.3.4 Выводы по главе
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ
ПОЛУЧЕНИЯ И СЖИГАНИЯ ВУС ИЗ ОТХОДОВ
УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ
5.1 Экологически чистая технология утилизации тонкодисперсных отходов углеобогащения
5.2 Сжигание ВУС, полученных из углей разной степени метаморфизма и отходов углепереработки
5.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

вдвое снижает образование оксидов углерода, до 6-8 раз монооксидов азота. Полнота выгорания углерода достигает 99,5 % [178-180].
Стендовые и опытно-промышленные испытания вихревой технологии сжигания ВУС показали, что во всех исследованных пробах отсутствуют нафталин, аценафтилен, флуорен, аценафтен, антрацен, бенз[а]антрацен, бенз[п]пирен, дибензо[<3,/?]антрацеи, бенз[/?]флуорантен, бенз[к]флуорантен, бенз[§,Л,/]псрилен, индеяо[1,2,3-сСфшрен. Из всего перечня анализируемых ПАУ в экспериментах был обнаружен только фенантрен, который является самым стабильным углеводородом. Отсутствие ПАУ в отходящих газах объясняется условиями сжигания ВУС в вихревой топке, которые характеризуются увеличенным временем нахождения частиц топлива в зоне горения при высокой концентрации паров воды. А введение паров воды в зону горения сопровождается уменьшением выхода ПАУ примерно в 3 раза. Кроме того, увеличение времени сгорания топлива от 0,24 0,28 с до 0,6 ч- 0,65 с приводит к разруше-
нию 77 - 78 % ПАУ. Приведено распределение индивидуальных ПАУ в газовых выбросах при сжигании угля и водоугольного топлива [139, 181].
Еще одним важным экологическим аспектом является возможность утилизации мелкодисперсных обводненных отходов углеобогащения с высоким содержанием зольности. Эти экологические проблемы особенно актуальны для территорий Кузбасса и других угледобывающих районов России. Опыт сжигания ВУС из шламов на котле ДКВР-10/13 ВУТ показал, что при подаче в котел водоугольного топлива улучшились экологические параметры работы котла: на 30-Й0 % снизились выбросы оксидов азота, в 1,5-н2,0 раза снизились выбросы в атмосферу твердых частиц. Степень недожога топлива уменьшилась на 17ч-20 %, а КПД котла увеличился на 17ч-19,5 % [182-184].
Для приготовления ВУС также можно использовать технологическую воду в качестве жидкой фазы. Эти шахтные воды загрязнены угольно-породными частицами, бактериями, солями. Использование такой воды снизит экологическую нагрузку на экосистему.
Оценены возможные экологические последствия при аварийных разливах суспензии, используемой на трубопроводе «Белово-Ново-сибирск». Установлено, что при разливе суспензии опасность загрязнения почвы невелика, так как проницаемость в почву ВУС незначительна [123]. Очень важно, что в результате сжигания ВУС снижаются выбросы «летучей золы» (0-40мкм) за счет образования ксеносфер и их ассоциатов.
Вообще комплексы по получению, хранению, транспорту и сжиганию ВУС по сравнению с пылеугольным сжиганием, на всех стадиях являются более чистым производством. Этот фактор часто не учитывается или подвергается сомнению при расчете рентабельности использования ВУС на котельных и ТЭЦ [185].