Совершенствование процесса переработки угля при слоевой газификации с обращенным дутьем

• Автор: Михалев, Игорь Олегович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 226 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Анализ технологических процессов переработки угля

1.1 Коксование

1.2 Газификация

1.3 История и тенденции развития технологий

глубокой переработки угля

1.4 Аллотермические процессы переработки угля

1.5 Автотермические процессы переработки угля

1.5.1. Г азификация угля в псевдоожиженном слое

1.5.2. Пылеугольная газификация

1.5.3. Слоевая газификация угля схема с прямым дутьм
1.6 Процессы серии ТЕРМОКОКС. Анализ преимуществ и
недостатков
1.7 Постановка задач исследования
2 Анализ и исследование процессов тепло и массопереноса при
слоевой газификации угля с обращенным дутьм
2.1 Существующие представления о механизме процесса
2.1.1 Общая картина процесса
2.1.2 Передача тепла в направлении против потока газа
2.1.3 Кинетика термического разложения угля
2.1.4 Химическое реагирование в зоне восстановления
2.2 Экспериментальное изучение основных механизмов тепло и
массопереноса
2.2.1 Определение коэффициента температуропроводности бурого угля
2.2.2 Определение эффективной кинетики термического разложения буроугольных частиц
2.3 Сопоставление экспериментальных данных с существующими
представлениями о процессе и анализ влияния различных механизмов тепло и массопереноса
2.4 Управляющие параметры процесса
3 Экспериментальное исследование теплотехнологического
процесса слоевой газификации бурого угля с обращнным дутьм
3.1 Описание экспериментального стенда
3.2 Методика обработки данных в экспериментах
3.2.1 Методика обработки данных стендовых испытаний в случае использования азотнокислородного дутья
3.2.2 Методика обработки данных стендовых испытаний в случае
использования чисто кислородного дутья
3.3 Экспериментальное исследование влияния управляющих
параметров на показатели теплотехнологического процесса при работе газификатора на буром угле
3.3.1 Влияние расхода дутьевого воздуха и фракционного состава угля
3.3.2 Влияние влажности угля
3.3.3 Влияние расхода дутьевого кислорода
3.4 Анализ результатов экспериментального исследования
4 Численное исследование влияния управляющих параметров на
показатели процесса слоевой газификации бурого угля с обращнным дутьм
4.1 Физическая модель процесса
4.2 Математическая модель процесса
4.2.1 Уравнения модели
4.2.2 Алгоритм решения системы уравнений модели
4.2.3 Проверка адекватности модели
4.2.4 Определение параметров модели по экспериментальным 4 данным
4.3 Исследование процесса с помощью численных экспериментов
5 Применение результатов исследований
5.1 Внедрение результатов исследований в практику проектирования
установок для переработки угля в среднетемпературный кокс и газ
5.2 Вклад в развитие теории процесса слоевой газификации угля
с обращнным дутьм
5.3 Очередные задачи исследований
Заключение
Список использованных источников


Кокс широко использовали для газификации при производстве синтез-газа (для синтеза СЖТ) и водорода, а также в металлургии. В СССР, США, Великобритании и ряде других стран, где имелись запасы и нефти, и угля, технологии глубокой переработки угля получили развитие в меньшем масштабе. Их применяли в металлургии и для производства технологических газов для синтеза аммиака, метанола и - очень редко -СЖТ. Начало «эры дешевой нефти» в конце -х - начале -х годов XX века, связанное с разработкой крупных нефтяных месторождений на Ближнем Востоке, в Западной Сибири и в ряде других регионов, привело к резкому снижению интереса к технологиям переработки угля. В это время производство СЖТ было свернуто почти во всех с гранах. Начало четвертого периода развития технологий глубокой переработки угля связано с «энергетическим кризисом» года, когда страны ОПЕК резко увеличили цены на нефть и ввели квоты на её добычу. К середине -х годов рынок нефти и природного газа стабилизировался, но интерес к технологиям переработки угля не уменьшился. Во-первых, стала ясна перспектива исчерпания запасов дешевой нефти, природного газа и коксующихся углей. Во-вторых, интерес к совершенствованию процессов глубокой переработки угля обусловлен обострением экологических проблем в развитых странах, так как использование кокса и газообразных продуктов переработки угля в качестве энергетических и технологических топлив позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. В связи с этим в мире ожидается рост мощностей по газификации угля на'% к г. Азию [7]. В настоящее время в мире работает более 0 установок газификации угля. Следует отметить, что индустриальный рывок в развитии цивилизации за последние полвека привел к радикальному обострению экологической ситуации на Земле, причём, в первую очередь, за счёт бурного роста потребления ископаемых углеводородных топлив. Особенно актуальна эта тема для России, у которой энергоемкость ВВП (при расчёте его по паритету покупательной способности валют) превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, по странам Европейского союза - примерно в 3 раза, а по сравнению с мировым лидером энергосбережения, Японией, - почти в 6 раз. Причем это -средний показатель по стране, то есть в ряде конкретных отраслей он гораздо выше. Энергоемкость российской промышленности на -% предопределяется суровыми климатическими условиями и территориальным фактором. Кроме того, в России высока доля энергоемких производств. Такие базовые отрасли промышленности, как металлургия и энергетика, используют технологии полувековой давности. В период их разработки просто отсутствовало такое понятие как «экологическая безопасность». Поэтому попытки приводить традиционные производства прошлого века в соответствие с современными природоохранными нормами оказываются высокозатратными и малоэффективными. Президент России своим указом № 9 от 4 июня г. В рамках решения этой задачи предложено радикально переработать природоохранное законодательство с тем, чтобы «обеспечить рациональное и экологически ответственное использование энергии и энергетических ресурсов». Исходя из сегодняшних экономических реалий, следует ожидать, что срок достижения такого высокого для России показателя будет отодвинут, как минимум, на десять-пятнадцать лет. Однако в условиях мировой глобализации и конкуренции у российской промышленности просто нет альтернативы. На ближайшие десятилетия снижение энергоёмкости валового внутреннего продукта останется её стратегической задачей. Проблема обостряется тем, что утверждённая Правительством России в году I енеральная схема размещения объектов электроэнергетики до года предусматривает радикальное изменение топливного баланса страны в пользу увеличения доли угля в энергетике. Ввиду резкого отставания экологического уровня отечественных технологий сжигание тонны условного топлива в виде угля на электростанциях и котельных оказывает наибольшее негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами топлива. Вступление России в Киотское соглашение ещё более затруднит использование угля за счёт введения контроля за выбросами углекислого газа.