Теплофизические параметры процесса плазменной переработки углей

• Автор: Шаронов, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРИМЕНИЛ ПЛАЗМЫ ДЛЯ
ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ
1Л Методы газификации углей
1.2 Методы плазменной газификации углей
1.2.1 Общие сведения о плазмотронах
1.2.2 Плазменные технологии в топливной энергетике
1.2.3 Плазменная газификация твердого топлива
1.3 Теоретические основы процесса газификации
1.4 Автоматизированные системы управления процессом
плазменной газификации углей
1.4.1 Теоретические основы построения систем
управления тепловыми процессами
1.4.2 Общая характеристика промышленных систем
автоматического регулирования
1.4.3 Структура промышленной системы управления
тепловыми процессами
1.5 Технологии получения синтетического жидкого топлива
из синтез-газа
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЕДОВАПИЯ
ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ
2.1 Расчет процесса газификации исследуемых углей
с помощью программы ТЕРРА
2.1.1 Определение удельных затрат энергии и равновесного состава продуктов газификации
окино-ключевского угля
2.1.2 Определение удельных затрат энергии и равновесного состава продуктов газификации
адун-чулунского угля
2.2 Расчет процесса плазменной газификации исследуемых
углей с помощью программы Плазмоуголь
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ В ДВУХСТУПЕНЧАТОМ ПЛАЗМЕННОМ ГАЗИФИКАТОРЕ
3.1 Описание экспериментальной плазменной установки
3.1.1 Модернизированная двухступенчатая плазменная установка

3.1.2 Система электропитания плазменной установки
3.1.3 Управление режимами работы и измерение параметров
3.2 Исследования комплексной переработки углей окино-ключевского и адун-чулунского месторождений
в двухступенчатом плазменном газификаторе
3.2.1 Методики исследования основных свойств углей
3.2.2 Исследование процесса плазменной обработки углей в первом
и втором режимах работы экспериментальной установки
3.2.3 Исследование процесса плазменной обработки углей
в третьем режиме работы экспериментальной установки
3.2.4 Исследование процесса плазменной обработки углей в пятом
и четвертом режимах работы экспериментальной установки
3.3 Исследование сорбционных свойств и микроструктурного
строения рассматриваемых углей
ГЛАВА 4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ КОМПЛЕКСНОЙ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ
4.1 Исследование возможности получения синтетического жидкого топлива
4.2 Система автоматизированного управления плазменной установкой
4.2.1 Структура и функциональные узлы автоматизированной
системы управления плазменной установкой
4.3 Применение плазменных ступеней для улучшения экологических показателей традиционных промышленных газификаторов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Современное положение на топливно-энергетическом рынке таково, что при существующих темпах прироста использования природных топливных ресурсов, прежде всего нефти, ее запасов остается на несколько десятков лет. В связи с этим все большее внимание уделяется технологиям, позволяющим использовать уголь в качестве сырья для производства углеводородного топлива. К этим технологиям относятся газификация угля с получением горючего газа и жидкого топлива, технологии использования водоугольного топлива и т.д.
В настоящее время уголь в основном используется как топливо в котельных и на тепловых электрических станциях для выработки тепла и электроэнергии, однако эти технологии сжигания сопряжены с такими проблемами как неполное сгорание угля, выбросы окислов азота, углерода, золы. Кроме этого существует опасность заражения почвы в местах, где производят выброс шлаков. Помимо сжигания угля существуют и другие направления его использования, в частности, получение синтез-газа и сорбента (активированного угля). Кроме того, синтез-газ является исходным сырьем для получения синтетического жидкого топлива. Синтез-газ получают путем газификации угля в газификаторах, работающих по технологиям Винклера, Лурги, Копперс-Тотцека. Не останавливаясь на особенностях работы этих газификаторов, отметим, что их общим недостатком является наличие каменноугольной и других смол, конденсирующихся при охлаждении получаемого синтез-газа. Сорбент (активированный уголь) получают путем термической обработки природного угля. Однако технологии получения активированного угля не позволяют производить его в достаточных количествах, что является препятствием к широкому применению углеродных сорбентов.
Решить вышеуказанные проблемы, сопутствующие технологиям получения синтез-газа и сорбента можно, применив для термической обработки угля низкотемпературную плазму. Практическая ценность низкотемпературной

Существует два вида критериев оценки устойчивости системы автоматического регулирования - алгебраические (Рауса-Гурвица), частотные (Найкви-ста) [11, 102]. Устойчивость линейной системы связана с характером ее собственных колебаний, т.е. определяется собственными процессами в системе и не зависит от внешних воздействий и точки их приложения. Система является устойчивой, если все корни ее характеристического уравнения располагаются в левой полуплоскости.
Следует отметить, что понятие устойчивости применимо не только к линейным системам регулирования, но и к нелинейным. В последнем случае рассматривают как устойчивость системы в состоянии покоя, так и устойчивость периодических колебаний в системе. Кроме того, рассматривают устойчивость при малых возмущениях («в малом») и при больших возмущениях («в большом»). При этом, если нелинейная система неустойчива «в малом», то она не будет устойчива и «в большом». Анализ устойчивости состояния покоя нелинейной системы «в малом» проводят так же, как и анализ устойчивости линейной системы.
Говоря о качестве системы автоматического регулирования, следует рассмотреть важную характеристику системы, определяющую ее качество. Этой характеристикой является закон (алгоритм) регулирования, который отображает зависимость величины регулирующего воздействия от отклонения контролируемой величины (объекта регулирования). Применительно к тепловым процессам выделят три закона регулирования — пропорциональный (П-закон), интегральный (И-закон), пропорционально-интегральный (ГХИ-закон) [100, 109].
Для регуляторов, работающих по П-закону, относительное перемещение
регулирующего органа Хр пропорционально относительному отклонению регулируемой величины: хДф = Кру{(), где К р - коэффициент пропорциональности. Для замкнутых систем автоматического регулирования с П-законом регулирования характерно наличие остаточной неравномерности после устранения последствий внешнего возмущения.