Энергоэффективное использование бурых углей на основе концепции "ТЕРМОКОКС"

• Автор: Исламов, Сергей Романович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 366 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Проблемы топливноэнергетического комплекса России

1.1 Тенденции развития угледобычи и угольной энергетики

1.2 КанскоАчинский буроугольный бассейн как стратегический топливноэнергетический ресурс

1.3 Выводы и постановка задач исследований

2 Разработка энерготехнологической концепции использования углей низкой степени метаморфизма

2.1 Интегральная оценка канскоачинских углей

2.2 Оценка перспективности известных направлений глубокой переработки угля и их продукции в приложении к КанскоАчинскому бассейну

2.2.1 Брикетирование угля

2.2.2 Производство синтетического жидкого топлива из угля

2.2.3 Газификация угля
2.2.4 Другие специфические технологии использования угля
2.3 Анализ рынка коксовых продуктов и специализированного твердого топлива
2.3.1 Коксовая продукция
2.2.3 Специальные виды твердого топлива
2.3.4 Новые металлургические технологии
2.3.5 Экспорт
2.3.6 Перспективы рынка коксовой продукции
2.4 Энерготехнологическая концепция ТЕРМОКОКС
2.5 Современное состояние технологий карбонизации углей низкой степени метаморфизма
2.5.1 Краткая характеристика продуктов карбонизации
2.5.2 Анализ промышленных технологий
3 Исследование поведения частиц бурого угля в процессе термической обработки
3.1 Переработка угля в тепловой волне как физическая основа технологий серии ТЕРМОКОКС
3.2 Экспериментальное исследование процесса карбонизации частиц бурого угля
3.2.1 Качественный дифференциальнотермический анализ про цесса нагрева бурого угля
3.2.2 Термогравиметрия процесса сушки и пиролиза крупных пластин бурого угля
3.2.3 Гравиметрия процесса сушки и пиролиза частиц бурого угля
3.2.4 Формальная кинетика потери массы при нагреве частиц бурого угля
3.3 Математическое моделирование процесса карбонизации частиц 3 бурого угля
3.3.1 Ограничения методов математического моделирования 3 процессов переработки угля
3.3.2 Разработка физической модели карбонизации угольных час 9 тиц
3.3.3 Математическая модель карбонизации угольных частиц
3.3.4 Оценка значений параметров математической модели
3.3.5. Численное исследование процесса карбонизации бурого угля
и оценка адекватности математической модели
4 Исследование процесса слоевой газификации угля с обратной 6 тепловой волной и разработка промышленной технологии ТЕРМОКОКСС
4.1 Предпосылки для разработки новой технологии
4.2 Принципиальная схема технологии ТЕРМОКОКСС
4.3 Особенности механизма теплопередачи в слое угля при газифика 3 ции с обратной тепловой волной
4.4 Экспериментальная установка и основные задачи исследо
4.5 Обсуждение результатов исследований
4.6 Аппаратурное оформление технологии, слоевой газификации угля 3 с обратной тепловой волной
Выводы по разделу 4
5 Исследование и процесса частичной газификации угля в ки 7 пящем слое и разработка промышленной технологии ТЕРМОКОКСКС
5.1 Предпосылки для разработки повой технологии
5.2 Описание экспериментальной установки
5.3 Обсуждение результатов исследований и определение параметров 3 технологии
5.4. Особенности переработки обогащаемых углей в кипящем слое
5.5 Разработка аппаратурного оформления технологии частичной 1 газификации бурого угля в кипящем слое
5.6 Опытнопромышленная апробация технологии
6 Решение проблемы производства углеводородов из угли на 3 основе концепции ТЕРМОКОКС
6.1 Уголь как сырье для производства жидких углеводородов из угля
6.2 Краткий обзор истории производства синтетического жидкого 7 топлива из угля
6.3 Оценка возможности использования технологии БАЗОЬ в приложении к условиям КанскоАчинского бассейна
6.4 Влияние эффективности процесса газификации угля на рента 3 бельность производства СЖТ
6.5 Предпосылки создания новой технологии
6.6 Исследование процесса частичной газификации бурого угля в 7 слоевом реакторе с обратной тепловой волной на кислородном
6.7 Технология получения синтезгаза на основе частичной 6 газификации бурого угля в обратной тепловой волне на кислородном дутье
6.8 Укрупненная оценка экономических показателей технологии
термококсо
6.9 Сравнительная оценка экономической эффективности 2 технологий ТЕРМ0К0КС и ЗАБОЬ
7 Обобщение опыта промышленного использовании и перепек 3 тивы технологий серии ТЕРМОКОКС
7.1 Технология ТЕРМОКОКСС
7.1.1 Основные варианты технологических схем
7.1.2 Производство углеродных сорбентов
7.1.3 Производство термококса из углей марки Д и Г
7.1.4 Экологические аспекты использования технологии 6 ТЕРМОКОКСС
7.1.5 Сравнительная оценка экономической эффективности пол 1 ной и частичной газификации угля
7.1.6 Краткое описание действующих производств по технологии 3 ТЕРМОКОКСС
7.2 Технология ТЕРМОКОКСКС
7.2.1 Основные принципы и технические решения
7.2.2 Промышленное использование технологии
7.2.3 Основные технические показатели и оценка экономической 8 эффективности опытнопромышленного производства
7.2.4 Проект энерготехнологического комплекса на базе ТЭЦ
7.3 Кластерная схема энерготехнологического использования угля
7.4 Промышленное использование термококса
7.4.1 Основные физикохимические свойства буроугольного кок 4 са
7.4.2 Смесевое технологическое топливо на основе буроуголыюго кокса
7.4.3 Использование смесевого топлива на глиноземных заводах
7.4.4 Использование смесевого топлива на цементных заводах
7.4.5 Использование термококса в агломерационных процессах
7.4.6 Буроугольный кокс компонент пылеугольного топлива 0 в доменном производстве
7.4.7 Производство формованного кокса для металлургии
7.4.8 Производство бездымного бытового топлива
7.5 Промышленное использование генераторного газа
7.6 Концепция создания энергометаллургического комплекса на базе
углей КанскоАчинского бассейна
7.6.1 Предпосылки для нового подхода к развитию энергетики 7 и металлургии
7.6.2 Концепция ТЕРМОКОКС как технологическая платформа 0 энергетики и металлургии нового поколения
Заключение
Список использованных источников


Сегодня на такую продукцию по существу нет спроса, тем более за рубежом. В м веке нужен практически бездымный, экологически чистый брикет. Конечно, брикеты на органическом связующем можно подвергнуть специальной термообработке , . Но, это ведет к значительному удорожанию продукции, а рыночная цена такого брикета не столь велика, чтобы покрыть дополнительные издержки. По большому счету угольные брикеты как товарный продукт оказываются в одной рыночной нише с сортовым углем при значительно большей себестоимости. Поэтому неудивительно, что, несмотря на большую популярность идеи брикетирования угля, можно по пальцам пересчитать эффективно работающие брикетные фабрики. Как правило, все они имеют специфического потребителя своей продукции, и их опыт не может быть рекомендован для широкого круга заинтересованных предприятий. В других вариантах предлагается использование добавки спекающихся углей . Несмотря на устранение проблемы связующего эти технологии не дают качественного скачка в изменении потребительских свойств продукта, который был бы соизмерим с понесенными затратами на переработку. Конкурентом этих брикетов попрежнему остается сортовой уголь, имеющий более низкую себестоимость. Значительный интерес представляет зарубежный рынок бытовых брикетов с очень высоким уровнем цен по сравнению с Россией. Однако эти цены предполагают и высокие требования к качеству продукта. В первую очередь, это бездымное сгорание и предельно низкая зольность. Таким образом, здесь не может быть и речи об угольных брикетах. Реальный шанс для вхождения в эту нишу имеют только продукты карбонизации низкозольных углей или брикета, изготовленные из этих продуктов. За рубежом сейчас активно продвигаютсяна рынок технологии брикетирования широкой гаммы углей без использования связующих. Одним из примеров является технология, разработанная иод эгидой австралийской фирмы i I8. Процесс основан на использовании уникальных валковых прессов американской фирмы I. С угольного порошка. Получаемый продукт имеет умеренную влагостойкость и приемлемую прочность. Однако область приложения такого рода технологий имеет ограничение по зольности исходного угля не более . К сожалению, таких углей, за исключением КанскоАчинского бассейна, в России не так уж много. По существу брикеты такого класса представляют собой сушеный бурый уголь. Использование его в процессах сжигания с помолом нежелательно по причине высокой взрывоопасности сушеной пыли. Интерес представляет сжигание его в котлах с колосниковой решеткой и, в первую очередь в автоматизированных малых котлах, т. Таким образом, те преимущества, которые дает брикетирование без связующего, не обеспечивают новому продукту выход за пределы традиционного энергетического рынка. В целом, технологии брикетирования угля не представляют интереса в качестве инструмента для радикального расширения использования бурых углей КАБ. Впервые крупномасштабное промышленное производство моторных топлив из угля было организовано в Германии в период второй мировой войны . Здесь обязательно следует отметить, что на всех заводах в качестве рабочей силы использовались узники концлагерей . Таким образом, затраты на эксплуатацию были предельно минимизированы. В этот же период в СССР были предприняты попытки создания промышленных предприятий для получения жидкого топлива из угля, главным образом по схеме дублирования немецких технологий , . Однако вскоре дефицит финансовых ресурсов и скоротечность боевых действий заставили переориентировать усилия на восстановление разрушенной нефтяной промышленности. Позже из побежденной Германии по репарации в Сибирь были перемещены 2 завода, которые проработали достаточно долгое время вплоть начала активного использования тюменской нефти. Наивысшего развития эта отрасль промышленности достигла в период с по е годы в ЮжноАфриканской Республике, где были построены мощные заводы по комплексной переработке угля, в первую очередь, в моторные топлива . И опять стимулом для такого достижения стали уникальные экономические условия, в данном случае эмбарго на поставку нефти в ЮАР.