Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технических решений для создания политопливных теплогенерирующих систем на местных и возобновляемых топливных ресурсах

Докладчик: Исьемин Рафаил Львович

Должность:  директор научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет"

Цель проекта:
Цель проекта: Разработка и создание котельной установки для раздельного сжигания газообразного, жидкого и твердого топлив, производительностью не менее 50 кг/ч условного топлива для расширения топливной базы предприятий коммунальной и промышленной энергетики.

Основные планируемые результаты проекта:
За счет средств субсидии:
Должен быть выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме создания политопливных теплогенерирующих систем – не менее 15 научно-информационых источников за период 2009 – 2014 гг. с выбором обоснования и направления исследований и способов решения поставленных задач.
Должны быть проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 глубиной 15 лет по направлению создания политопливных теплогенерирующих систем
Должна быть разработана принципиальная схема экспериментальной котельной установки в составе: узел подачи жидкого топлива (стандартное оборудование); узел подачи твердого топлива, включая расходный бункер для твердого топлива; узел подачи газообразного топлива (стандартное оборудование); узел подачи воздуха с воздухораспределительной решеткой; топочный узел; утилизатор тепла дымовых газов; узел очистки уходящих газов типа «мокрый циклон» (стандартное оборудование); пульт управления, автоматики и регулирования) для сжигания газообразного, жидкого и твердого топлива.
Должен быть разработан эскизный проект экспериментальной котельной установки.
Должны быть изготовлены топочный узел и узел подачи воздуха с воздухораспределительной решеткой экспериментальной котельной установки для исследования влияния способа входного воздухораспределения на гидродинамическую структуру кипящего слоя с целью создания условий для завершения горения коксового остатка и летучих веществ в топочном объеме и снижения нагрузки на катализаторы при сжигании твердого топлива (антрацитовый штыб, биогранулы).
Должна быть разработана методика исследования влияния способов входного воздухораспределения в топке на формирование однородной структуры кипящего слоя.
Должно быть исследовано влияния способов входного воздухораспределения из узла подачи воздуха на формирование однородной структуры кипящего слоя.
Должны быть разработаны основы технологии сжигания газообразного, жидкого и твердого топлив с разработкой технологической схемы.
Должны быть разработаны программы и методики испытаний экспериментальной котельной установки для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлив.
Должна быть разработана методика исследования влияния режимов работы «мокрого» циклона на снижение выбросов окислов серы, азота, окиси углерода и летучей золы при сжигании газообразного, жидкого и твердого топлив.
Должна быть разработана методика испытания образцов катализаторов глубокого окисления топлива.
Должны быть проведены исследования влияния режимов работы «мокрого» циклона на снижение вредных выбросов.
Должны быть проведены испытания экспериментальной котельной установки по разработанной программе и методикам.
Должны быть проведены маркетинговые исследования с сопоставлением вновь разработанной котельной установки с лучшими отечественными и зарубежными образцами.
Должен быть разработан проект технического задания на ОКР по теме "Разработка и создание опытного образца котельной установки мощностью до 500 кВт, предназначенной для раздельного сжигания твердого топлива (уголь, биотопливо), природного газа и жидкого топлива (печное топливо)".
За счет внебюджетных средств:
Должен быть разработан эскизный проект на испытательный стенд для размещения экспериментальной котельной установки.
Должен быть изготовлен испытательный стенд для размещения экспериментальной котельной установки.
Должен быть выполнен монтаж экспериментальной котельной установки для сжигания газообразного, жидкого и твердого топлив.
Должен быть разработан проект технических условий на изготовление разрабатываемой котельной установки.
Должна быть проведена корректировка конструкторской документации на экспериментальную котельную установку по результатам испытаний.
Должна быть проведена доработка экспериментального образца котельной установки по результатам испытаний.
Должна быть проведена апробация экспериментальной котельной установки на реальном объекте в соответствии с возможностями и условиями индустриального партнера.
Должен быть разработан бизнес-план производства разработанной котельной установки для раздельного сжигании газообразного, жидкого и твердого топлив.
Должны быть разработаны рекомендации по внедрению вновь разработанной котельной установки в реальном секторе экономики с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.

Оценка элементов новизны.
Можно считать доказанным, что для обеспечения высокой эффективности процесса сжигания топлив, характеристики которых изменяются в широком диапазоне, в едином топочном устройстве, в том числе и при сжигании в присутствии катализаторов, необходимо обеспечить хорошее внутреннее перемешивание частиц слоя и газа и исключить или свети к минимуму проскок газа через слой за счет формирования оптимальной гидродинамической структуры слоя. В свою очередь, эта структура слоя может быть сформирована за счет перераспределения потоков газа, поступающих в слой через различные зоны газораспределителя. Однако, нет единого подхода к разработке конструкции такого газораспределителя, нет результатов систематизированных исследований по влиянию конструкции газораспределителя на гидродинамическую структуру слоя и горение в нем топлив, в том числе содержащих большого количество летучих веществ.
Для решения указанных проблем предлагается разработать конструкцию экспериментальной котельной установки, оборудованную топочным устройством с кипящим слоем. Для этой топки будет разработана специальная конструкция воздухораспределительной решетки, позволяющая по разному распределять потоки газа на входе в слой и формировать различную гидродинамическую структуру слоя. Будет исследовано влияние входного воздухораспределения на гидродинамическую структуру слоя, внутреннюю циркуляцию твердых частиц и газа в объеме слоя на процессы горения (в том числе, в присутствии катализатора) различных видов топлива (каменный и бурый уголь, природный газ, жидкое (печное) топливо, биогранулы): скорость воспламенения, КПД топки, эмиссию окиси углерода, окислов серы и азота, а также частиц сажи и золы в атмосферу.
В результате будет определена оптимальная конструкция газораспределительной решетки, обеспечивающей наиболее высокую эффективность горения при минимальном значении вредных выбросов. Будет разработан алгоритм расчета такой решетки и топочного устройства, необходимый для проектирования котлов, реализующий предложенное техническое решение. Техническое решение по конструкции газораспределительной решетки, котла и способу формирования оптимальной гидродинамической структуры слоя будут запатентованы.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Потенциальные потребители продукции
Предприятия распределенной промышленной и коммунальной энергетики
Проектные организации, занятые проектированием котельных для распределенной промышленной и коммунальной энергетики
Котлостроительные предприятия, занимающиеся производством котлов малой и средней мощности.
Перспективы коммерциализации
ФГБОУ ВПО «ТГТУ» имеет опыт разработки и организации производства твердотопливных водогрейных и паровых котлов, предназначенных для работы на низкосортном твердом топливе.
В 2001 – 2007 г.г. был разработан и внедрен типоразмерный ряд водогрейных котлов мощностью 200 – 800 кВт, предназначенных для работы на антрацитовом штыбе и угольном шламе коксующихся углей.
Всего было изготовлено более 150 котлов, которые успешно работают в коммунальной энергетике Ростовской, Тамбовской, Московской, Костромской, Ивановской, Владимирской, Калужской, Тверской, Вологодской и др. областей России.
Имеются отлаженные устойчивые научно-производственные связи с котлостроительными организациями России и ближнего зарубежья.
Внедрение результатов разработки позволит сократить затраты на топливо при производстве тепловой энергии, улучшить экологическую обстановку вблизи коммунальных и промышленных котельных, улучшить условия труда на котельных, повысить их уровень надежности и безопасности.

Текущие результаты проекта:
На отчетном этапе выполняются следующие работы:
За счет средств субсидии:
Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме создания политопливных теплогенерирующих систем – не менее 15 научно-информационых источников за период 2009 – 2014 г.г. с выбором обоснования и направления исследований и способов решения поставленных задач.
Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 глубиной 25 лет по направлению создания политопливных теплогенерирующих систем.
Разработка принципиальной схемы экспериментальной котельной установки.
Разработка эскизного проекта экспериментальной котельной установки.
Выполнение работ по обоснованию, выбору и приобретению оборудования, материалов и комплектующих, необходимых для создания экспериментальной котельной установки
За счет внебюджетных средств:
Разработка эскизного проекта на испытательный стенд для размещения экспериментальной котельной установки (исполнитель ОАО «ПРОДМАШ»)
Изготовление испытательного стенда для размещения экспериментальной котельной установки (исполнитель ОАО «ПРОДМАШ»)
Выполнение работ по обоснованию, выбору и приобретению газоанализатора, необходимого для проведения испытаний экспериментальной котельной установки