Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0150

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0150
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук
Название доклада
Разработка технологий, направленных на повышение энергоэффективности факельного сжигания низкосортных углей и отходов их переработки в энергетических котлах с использованием механохимической и электрохимической активации углей
Докладчик
Бутаков Евгений Борисович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основная цель - объединение совместных усилий по созданию энергоэффективных технологий факельного сжигания низкосортных углей и отходов их переработки в энергетических пылеугольных котлах с использованием смешивания угольных компонентов с повышенной механохимической, электрохимической активностью и в виде водоугольных смесей.
Основная задача – выдача рекомендаций по безмазутным экологически чистым и экономичным технологиям розжига и подсветки пылеугольного факела низкосортных углей и отходов их переработки с использованием их механохимической и электрохимической активации, а также при использовании водоугольного топлива.
Задачи исследования факельного сжигания низкосортных углей и отходов их переработки при их механохимической и электрохимической активации:
• Влияние различных способов химической активации на процессы воспламенения и выгорания топлива,
• Изучение кинетических характеристик низкосортных углей и продуктов их переработки,
• Определение основных показателей, характеризующих процессы воспламенения и горения (индексы воспламенения, выгорания и др.),
• Применение математических моделей для изучения воспламенения и термохимического превращения твердого остатка топлив,
• Определение режимов устойчивого воспламенения и горения на имеющихся укрупнённых тепловых стендах 1 и 5 МВт,
• Исследование характеристик розжига водоугольного топлива.
Актуальность и новизна исследования
Роль низкосортных топлив и отходов их переработки в энергетических котлах повышается. В настоящее время существуют большие запасы низкосортного топлива, в первую очередь бурого угля, характеризующегося высокой влажностью (до 60%) при большом колебании зольности (от 7-10% до 38-40% на рабочее топливо), а также отходов углеобогащения (шлам, промпродукт), горючих сланцев, торфа, растительного сырья, широкое энергетическое использование которых задерживается из-за отсутствия энергоэффективных технологий их сжигания.
Для выбора оптимальных технологических решений сжигания таких топлив актуальной задачей является нахождение способов повышения их химической активности.
Новыми направлениями повышения химической активности угля являются применение механохимической активации при его микропомоле до 30-40 мкм на специальных мельницах дезинтеграторах, а также применение электрохимической активации с применением дугового электроразряда, при котором происходит интенсификация ионизационных процессов зоны в пограничном слое корня факела.
Развитие технологии сжигания водоугольного топлива при факельном сжигании также является актуальной задачей, т.к. это, во – первых, позволяет использовать низкосортные, переувлажненные угли, практически полностью выжигая горючую массу, во-вторых , использовать угли, находящиеся в отвалах и жидкие отходы углеобогащения, обладающие значительной теплотворной способностью
Описание исследования
  • Для исследования кинетических характеристик различных углей в пылевидном состоянии создается   экспериментальная установка, позволяющая определить температуру воспламенения пылевзвеси при подаче порций пыли массой от 100 мг до 1 г. в трубчатую печь с изменяемой температурой,
  • Для изучения исследуемых процессов используются   изотермическая и огневая установка лабораторного масштаба  тепловой мощностью порядка 50 кВт, модернизированные тепловые стенды 1МВт и 5 МВт, стенд для исследования сжигания водоугольного топлива, а также проводятся   расчетные исследования,
  • Для определения режимов устойчивого воспламенения и горения низкосортных механоактивированных углей на имеющихся укрупнённых тепловых стендах 1 и 5 МВт будут использованы горелочные устройства с последовательно-параллельной подачей механоактивированного низкосортного топлива, обеспечивающей процессы сжигания в автотермическом режиме, а также в алло-автотермическом режиме,
  • Для исследования срыва потока и отсутствия зажигания при изменении расхода первичного воздуха, изменении концентрации пыли и тонины помола, количества электродов, изменении расстояния между электродами и изменения их положения относительно камеры зажигания с использованием электрохимической технологии сжигания будут исследованы режимы устойчивого воспламенения и горения низкосортных углей на тепловом стенде до 1 МВт, 
  • Разрабатывается  методика, позволяющая с высокой точностью определить температуру вспышки, а также рассчитать  величину энергии активации при воспламенении механоактивированного угля микропомола,
  • В разрабатываемых  математических моделях воспламенения и термохимического превращения твердого остатка низкосортного угольного топлива и отходов их переработки при предварительной механохимической и электрохимической активации будут использованы результаты экспериментальных исследований на разномасштабных стендах, результаты дифференциально - термического анализа и кинетические характеристики топлив,
  • С использованием мокрого помола угля и последующей кавитационной обработки полученной суспензии будут исследованы  вопросы розжига ВУТ, гидро-газодинамические, теплофизические  и  режимно-технологические аспекты сжигания ВУТ,
  • Будет  разработано физико-математическое моделирование процессов воспламенения и горения ВУТ. На основе полученных результатов экспериментальных исследований будет выполнена верификация расчетных моделей.
Результаты исследования

Ожидаемые результаты:

  • На изотермических и огневых стендах лабораторного масштаба порядка 50 кВт будут получены детальные экспериментальные результаты по аэродинамическим характеристикам и механизму воспламенения и выгорания образцов низкосортных углей и отходов их переработки,
  • В результате исследований химической активности низкосортных углей и отходов их переработки будут получены их кинетические характеристики, позволяющие обоснованно подходить к выбору технологий по их энергетическому использованию,
  • С помощью дифференциально термического анализа будут определены основные показатели, характеризующие процессы воспламенения и горения (индексы воспламенения, выгорания и др.),
  •  На укрупненных тепловых стендах до 1 и 5 МВт будут получены результаты по оптимальным режимам сжигания пылевзвеси углей различной химической активности, фракционного состава, зольности, влажности, содержания летучих при различных схемах организации процессов – в автотермическом и в алло-автотермическом режиме,
  • Будет проведено математическое моделирование воспламенения и термохимического превращения твердого остатка низкосортного угольного топлива и отходов их переработки при предварительной механохимической и электрохимической активации и проведен анализ.
  • Будут определены  режимы устойчивого воспламенения и горения низкосортных углей на тепловом стенде до 1 МВт  с использованием электрохимической технологии сжигания (ЭХТС),
  • Будут определены основные характеристики зажигания угольной пыли различного состава с помощью системы ЭХТС (расход первичного воздуха, электротехнические характеристики ЭХТС, температурный контроль муфеля и камеры охлаждения теплового стенда, состав газов по длине камеры охлаждения стенда),
  • Будут определены эффективность сгорания топлив  и сделана оценка образования вредных выбросов в топочных камерах энергетических котлов при сжигании низкосортных углей и отходов их переработки с использованием технологий механохимической и электрохимической активации углей,
  • Будет построено и апробировано на опытно-промышленных стендах моделирование процессов горения ВУТ,
  • ,Будут исследованы  характеристики  розжига водоугольного топлива (ВУТ) и сформулированы требования на них (гидро-газодинамические, теплофизические  и  режимно-технологические аспекты сжигания ВУТ),
  • ,Будет разработана физико-математическая расчетная модель процессов воспламенения и горения ВУТ,
Практическая значимость исследования
По результатам совместных работ ИТ СО РАН с Индустриальным партнером (АО «Сибтехэнерго») будут подготовлены и обоснованы:
• Направления повышения эффективности факельного сжигания низкосортных углей и отходов и переработки,
• Рекомендации по перспективным технологиям безмазутного розжига и подсветки пылеугольного факела низкосортных углей и отходов их переработки с использованием технологии механохимической и электрохимической активации,
• Рекомендации по безмазутному розжигу и подсветке пылеугольного факела низкосортных углей при использовании водоугольного топлива,
• Проект Технического задания на ОКР по теме: «Создание промышленной системы безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного факела низкосортных углей с использованием их механохимической и электрохимической активации,
• Проект Технического задания на ОКР по теме: «Создание промышленной системы безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного факела низкосортных углей с использованием их электрохимической активации.
Полученные результаты могут использоваться:
- в областях науки и техники (по новым характеристикам теплофизических процессов в энергетике при сжигании низкосортных углей и отходов их переработки: аэродинамическим характеристикам и механизму воспламенения и выгорания образцов низкосортных углей и отходов их переработки, кинетическим характеристикам, индексам воспламенения, выгорания, оптимальным режимам сжигания пылевзвеси углей различной химической активности, фракционного состава, зольности, влажности, содержания летучих; характеристикам зажигания угольной пыли с помощью системы электрохимической технологии, режимам устойчивого воспламенения и горения низкосортных углей с использованием электрохимической технологии сжигания, характеристики розжига водоугольного топлива - гидро-газодинамическим, теплофизическим и режимно-технологическим аспектам его сжигания,
- отраслях промышленности и социальной сферы, в т.ч. в «большой» и «малой» энергетике – для замещения дорогого и дефицитного газомазутного топлива дешевыми механо-электроактивированными углями при розжиге и подсветке на котлах промэнергетики, а также водоугольным топливом.
Постер

Poster_template_EE.ppt