Теплотехнология получения твёрдого композитного топлива из низкосортного органического сырья

• Автор: Табакаев, Роман Борисович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Теплотехнологии низкосортного органического сырья для энергетического использования: состояние вопроса
1.1 Низкосортное органическое сырье
1.2 Процессы при теплотехнологической переработке твердого органического
сырья
1.3 Процессы при формовании твердого композитного топ л ива
1.4 Теплотехнологии переработки низкосортного органического сырья
1.5 Постановка задач исследований
Глава 2. Методические основы экспериментальных исследований теплотехнологии переработки низкосортного органического сырья
2.1 Исследуемое органическое сырье
2.2 Экспериментальная установка теплотехнологической переработки
2.3 Методика проведения экспериментов
2.4 Обработка экспериментальных данных
Глава 3. Балансовые соотношения теплотехнологии переработки низкосортного органического сырья
3.1 Материальный баланс теплотехнологической переработки
3.2 Характеристики продуктов теплотехнологической переработки
3.3 Оценка погрешности измерений
3.4 Анализ результатов
3.5 Краткие выводы
Глава 4. Влияние условий теплотехнологии на свойства твердого композитного топлива для малой энергетики
4.1 Параметры формования твердого композитного топлива
4.2 Влияние давления на формование твердого композитного топлива
4.3 Параметры придания влагостойкости твердому композитному топливу
4.4 Анализ полученных результатов
4.5 Краткие выводы
Глава 5. Рекомендации к проектированию энергоэффективной технологической схемы малотоннажного производства твердого композитного топлива

5.1 Варианты теплотехнологии малотоннажной переработки низкосортного органического сырья
5.2 Инженерно-аппаратурное оформление энергоэффективной технологической схемы производства твердого композитного топлива
5.3 Методические рекомендации к расчету теплотехнологической линии
5.4 Технико-экономическая оценка внедрения (на примере Томской области)
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Определение погрешности измерений
Приложение Б. Документы об использовании результатов работы
Приложение В. Тепловой расчет технологической линии малотоннажного производства ТКТ из торфа Кандинского месторождения Томской области

ВВЕДЕНИЕ
Среди различных используемых источников энергии органическому топливу принадлежит главная роль (более 94% в масштабах всего мира) [1]. Наиболее распространенным видом органического топлива в теплоэнергетике является твердое, как правило, каменный и бурый уголь, запасы которого на территории России разрабатываются всего в нескольких регионах. Стоимость угля при доставке в регионы, не имеющие собственных запасов, существенно возрастает за счет транспортных расходов. По экспертным оценкам [2-5], затраты на транспортировку увеличивают стоимость топлива более чем в 1,5 раза и достигают 70-80 % от его конечной цены.
Наиболее напряженная ситуация складывается в удаленных и труднодоступных районах, имеющих низкую плотность населения, малую освоенность территорий и слабые транспортные связи с административными центрами. Согласно приведенным данным [6, 7] в России насчитывается свыше 30 тыс. населенных пунктов, расположенных в районах подобного рода, в которых проживает более 10 % населения страны. Энергоснабжение этих поселений осуществляется децентрализованно, в основном котельными на твердом топливе и дизель-генераторными станциями [8], логистика доставки топлива для которых существенно осложнена удаленностью пунктов назначения от основных транспортных магистралей, большими расстояниями перевозок, их многозвенностью и сезонностью завоза. В некоторые районы доставка возможна только воздушным или речным способами. В результате затраты на топливо являются главной составляющей расходов теплоснабжения, а экономически обоснованные тарифы на электроэнергию в некоторых районах достигают 68 руб./кВт-ч [9-11].
Более того, перегруженность железнодорожных путей и периодически возникающие на них аварии, как и взрывы и последующие долгосрочные восстановительные работы на угледобывающих шахтах, создают напряженную ситуацию и ставят под вопрос энергетическую безопасность не только удаленных и труднодоступных районов, но и целых регионов.
В начале 2000-х годов решение проблемы обеспечения регионов РФ энергоресурсами виделось в переводе котельного оборудования с твердого на более дешевый и экологически чистый вид топлива - природный газ. В результате перевода доля природного газа в энергетике РФ к 2008 году составила 53,1 % [12]. Однако, после того как государство изменило свою политику в отношении искусственного сдерживания низкого уровня цен на газ на внутреннем рынке, стоимость его кубического метра увеличилась в 3-4 раза и приблизилась к мировым показателям. Началась обратная тенденция - многие запроектированные на уголь и временно переведенные на газ ТЭЦ и ГРЭС возвратным образом были реконструированы для работы на более дешевом твердом топливе.

Таблица 1.17 - Характеристика фусов полукоксования [99]
Показатели Значение
Содержание смолы, % 54,
Влажность, % 2,
Зольность, % 11,
Выход летучих веществ, % 68,
Теплота сгорания, кДж/кг (ккал/кг) 36351 (8655)
Каменноугольный пек
Каменноугольный пек - твердое вещество органического происхождения, являющееся остаточным продуктом перегонки каменноугольной смолы при температуре 360-380 °С. Пек в твердом состоянии представляет собой бесформенную массу черного цвета, в жидком - вязкую массу темного, почти черного цвета, со специфическим запахом. В его состав входят углеводороды, фенолы, основания и аморфный углерод. Физико-химические свойства пека зависят от температуры разгонки смолы, которая определяет количество легких фракций, входящих в состав пека [99].
Пеки обеспечивают получение свойств термо- и водоустойчивости, поэтому получили наибольшее распространение при производстве ТКТ для коммунально-бытовых нужд.
1.4 Теплотехнологии переработки низкосортного органического сырья
Методы теплотехнологии переработки органического сырья определяются способом передачи тепла:
- передача тепла сырью через стенку печи (внешний обогрев, рисунок 1.3, а);
- передача тепла сырью при непосредственном его соприкосновении с теплоносителем (внутренний обогрев, рисунок 1.3, б).

Тепло
а — внешний обогрев через стенку; б - внутренний обогрев теплоносителем I-летучие; II-летучие и теплоноситель; III- теплоноситель Рисунок 1.3 - Схема подвода тепла к перерабатываемому сырью [82]