Закономерности изменения петрологических характеристик антрацитов при их сжигании на тепловых электростанциях и направления использования недожога

• Автор: Коломенская, Виктория Глебовна
• Шифр специальности: 04.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИЗУЧЕНИЕ НЕДОЖОГА ТОПЛИВА: СОСТОЯНИЕ И
ЗНАЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2Л Методика выделения несгоревших угольных частиц из золы-уноса
2.2 Оптические методы
2.2.1 Петрографические исследования
2.2.2 Определение показателей отражения витринита
2.3 Рентгеноструктурные исследования
2.4 Термобарогеохимические исследования
2.5 Статистические методы обработки экспериментальных данных
3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ АНТРАЦИТОВОЙ ПЫЛИ И НЕДОЖОГА
3.1 Морфология частиц антрацитовой пыли и НУЧ
3.1.1 Морфология частиц антрацитовой пыли, сжигаемой на НГРЭС
3.1.2 Морфология несгоревших частиц антрацита золы-уноса НГРЭС
3.1.3 Трещиноватость антрацитовой пыли и НУЧ
3.2 Петрографический состав антрацитовой пыли и НУЧ
3.2.1 Петрографический состав антрацитовой пыли
3.2.2 Петрографический состав несгоревших частиц антрацита
3.3 Оптические свойства антрацитовой пыли и НУЧ
3.4 Молекулярная структура органического вещества антрацита и недожога
3.4.1 Антрацитовая пыль
3.4.2 Несгоревшие угольные частицы

3.5 Термобарическая характеристика антрацитовой пыли и недожога
4. ИЗМЕНЕНИЯ АНТРАЦИТОВОЙ ПЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (экспериментальные данные)
5. НЕКОТОРЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНТРАЦИТОВ
5.1 Общие закономерности процесса горения твердых топлив
5.2 Особенности горения углей при пылевидном сжигании
5.3 Особенности горения петрографических
микрокомпонентов угля
5.4 Современные представления о молекулярной структуре антрацита и ее изменении при термическом воздействии
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕДОЖОГА ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА НГРЭС И ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
6.1 Существующие области применения золы-уноса ТЭС
6.2 Способы и промышленные технологии выделения несгоревших угольных частиц из золы-уноса
6.3 Компоненты золы-уноса Новочеркасской ГРЭС _
6.4 Технологические свойства недожога и направления его утилизации
6.5 Рекомендации по практическому использованию недожога Новочеркасской ГРЭС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

116 118

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

ВВЕДЕНИЕ
За всю трехсотлетнюю историю своего существования геологическая служба России не находилась в условиях столь сложной и неустойчивой ситуации. Разрушение централизованного планирования всех отраслей хозяйства страны, в том числе геологоразведочной, угледобывающей и углепотребляющей, повлекло за собой коренные изменения в принципах определения приоритетов при разработке минерально-сырьевой политики, потребовало учета текущих и перспективных потребностей России в конкретных видах минерального сырья и конъюнктуры мирового рынка /1, 21. В связи с этим ресурсная политика страны, получившая свое отражение в Федеральной программе воспроизводства минерально-сырьевой базы Российской Федерации на 1994-2000 гг., ориентирована на комплексное изучение и освоение всех видов полезных ископаемых, выявление нетрадиционных, в том числе и техногенных видов минерального сырья, широкомасштабное освоение техногенных месторождений с целью создания основ для мало- и безотходных технологий горнодобывающего и горноперерабатывающего производства /31. Этой программой проблема рационального использования недр, в том числе и твердых горючих ископаемых, поднимается на государственный уровень /4/.
В такой ситуации весьма острыми и своевременными становятся вопросы, связанные с использованием уже накопленных отходов, представляющих собой техногенные месторождения. Сказанное в полной мере относится как к отходам добычи и обогащения углей, так и сжигания (переработки) на тепловых электростанциях (ТЭС).
В настоящее время в сорока регионах Российской Федерации работают более 170 угольных ТЭС, в отвалах которых накоплено более 1,2 млрд.т золошлаковых отходов (ЗШО), масса которых ежегодно увеличивается в среднем на 50 млн.т. Имеются электростанции, сжигающие высокозольное топливо с выходом ЗШО более 1 млн.т в год. К ним относится и Новочеркасская ГРЭС /5/. Практически во всех странах мира золы и шлаки ТЭС широко используются в промышленности, уровень освоения этого сырья достигает 80 % (Португалия, Франция, Польша) и даже 100 % (Германия, Южная Корея). В то же время в России, по данным РАО «ЕЭС России», промышленностью используется только около 8 % годового выхода золошлаков, а в последние годы даже наметилась тенденция к снижению этого уровня.
Острота проблемы комплексного освоения углей и отходов их сжигания неоднократно подчеркивалась в решениях и рекомендациях крупных форумов отечественных ученых и практиков, Союзом углепромышленников России

- наличием значительных количеств газообразных компонентов в виде флюидных включений, что доказано прямыми наблюдениями методом трансмиссионной электронной микроскопии /102/;
- высокой реакционной способностью макромолекул OB углей, что обусловливает возникновение интенсивных гетерогенных -реакций (брутто-реакций) при изменении термодинамических параметров системы «уголь-флюид».
В связи с изложенным, метод ВДА использован автором для выявления корреляционных связей между термовакуумными характеристиками антрацитовой пыли и НУЧ с их петрографическим составом, качественным и количественным составом газообразных продуктов, образующихся при их нагревании, а также для выявления температурных параметров структурных перестроек в органическом веществе при сжигании антрацитовой пыли.
Термобарические исследования проведены на вакуумном декриптографе ВД-4 конструкции РГУ во ВНИГРИуголь. Контроль анализов осуществлялся в лаборатории термобарогеохимии кафедры месторождений полезных ископаемых (КМПИ) Ростовского госуниверситета. Подготовка проб, проведение анализов и интерпретация их результатов выполнены по методике, разработанной на геофаке РГУ. Вакуумно-декриптометрический анализ проводился после детального микроскопического изучения проб.
Размер исследуемых фракций антрацитовой пыли и НУЧ 0,2-0,02 мм, величина навески 50 мг, скорость нагрева 20 град/мин.
Обработка результатов ВДА заключалась в построении вакуумных декриптограмм, т.е. комбинированных термобарограмм и гистограмм.
Определение состава газообразных продуктов, выделяющихся при нагревании, проводилось в лаборатории термобарогеохимии КМПИ геофака РГУ под руководством АБ.Труфанова на хроматографах ЛХМ-8МД и «Хром-4», совмещенных с вакуумным декриптографом ВД-5. В качестве детектора использовались катарометры, газом-носителем служил гелий, сорбентами -полисорб-I, цеолиты NaX, CaO, активированный уголь СКТ.
2.5. Статистические методы обработки экспериментальных данных
Методы математической статистики в настоящей работе использовались при обработке результатов изучения фракционного состава антрацитовой пыли и НУЧ, а также замеров показателей отражения витринита, т.е. результатов исследований, сопровождающихся получением значительных массивов количественной информации. Цель использования этих методов - получение статистических оценок колебаний определяемых показателей и выявление степени точности их определения.