Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка прогрессивных технологий по использованию природного цеолитсодержащего
сырья Забайкальского края для повышения экологической безопасности
производственных процессов в энергетике»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
7,5 млн
Внебюджетные средства
1,5 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 31.10.2009
1. В представленном отчёте приведена общая характеристика минерально-сырьевой базы природных цеолитов Забайкалья с описанием химического и элементного состава цеолитсодержащих пород. На основе характеристики произведено обоснование исследования Шивыртуйского месторождения, как наиболее изученное, разрабатываемое и обладающее максимальными запасами. Рассмотрена общая характеристика минерально-сырьевой базы забайкальских углей, оценены запасы бурых и каменных углей. И на ее основе обосновывается исследование углей Харанорского и Татауровского месторождения, как обладающие наибольшими балансовыми запасами из функционирующих и пригодных к разработке в ближайшее время.
Предложена схема экспериментальной установки по исследованию процессов в кипящем слое, на которой была проведена серия опытов. Установка состоит из камеры сгорания, в нижней части которой расположена перфорированная решётка. Под решётку высоконапорным вентилятором подаётся воздух. Подача необходимого расхода топлива осуществляется шнековым или вибрационным питателем. После камеры сгорания размещён циклон, из-под которого выполняется отбор проб золы с помощью съёмного пробоотборника. За циклоном установлен дымосос, создающий разрежение в камере сгорания. В качестве инертного наполнителя использовались просеянные до нужного гранулометрического состава частицы шамота, золы или шлака.
На данной установке исследованы процессы сушки и выхода летучих из углей в кипящем слое. Получены формулы для расчёта времени горения летучих и времени образования кокса для бурых и для каменных углей. Исследована динамика образования уноса. Приведены режимные характеристики сжигания углей различных месторождений.
На основании экспериментальных данных предложена математическая модель низкотемпературного кипящего слоя, учитывающую тепловой баланс топки, теплообмен в топке НТКС, горение частиц топлива в кипящем слое и расчёт экологических характеристик.
С целью проверки и корректировки предложенного способа использования природного цеолита предлагается следующий метод:
1) Производить перемешивание угля с цеолитом непосредственно перед подачей в слой. Возможность оперативного регулирования количества цеолита позволит эксплуатировать котельную установку без лишних остановов. Предполагаемый оптимальный интервал для процентной доли цеолита в смеси – 5-15 %, ожидаемое снижение эмиссии оксидов серы – до 40 %.
2) Коэффициент избытка первичного воздуха поддерживать в пределах 0,6-0,8. При этом в слое произойдёт интенсивная газификация топлива с выделением повышенного количества монооксида углерода. Дожигание СО и несгоревших частиц угля будет происходить в надслоевом пространстве при повышенной подаче вторичного воздуха, компенсирующей недостаток первичного. Таким образом, частички цеолита будут находиться в требуемом температурном режиме при наиболее полном сгорании топлива в топке. В то же время вследствие пониженной температуры горения и пониженных избытков воздуха в слое ожидается дополнительное снижение воздушных оксидов азота.

2. Основное отличие предлагаемого подхода от существующих в отечественной и зарубежной практике состоит в том, что предполагается исследовать использование природного цеолитсодержащего сырья Забайкальского края, имеющего значительные запасы, но недостаточно изученного.
Основой проекта будут служить методологические оценки и экспериментальное подтверждение полученных результатов на различных объектах энергетики Забайкальского края. Полученные результаты могут быть распространены и на энергетические системы других регионов.

3. Разработанные методики будут теоретически обоснованы и апробированы с использованием данных испытаний на ряде объектов энергетики Забайкальского края. Они должны позволить снизить выбросы оксидов азота и оксидов серы в результате присадок природного цеолита к сжигаемому твердому топливу в топках с низкотемпературным кипящим слоем. Технология может быть применена на электростанциях и котельных с котлами малой и средней мощности, сжигающих твёрдое топливо.
Результатом выполненной работы станет совершенствование технологического процесса с точки зрения повышения экологической безопасности ТЭС и котельных.

4. На 1 этапе не планировалось создание объектов интеллектуальной собственности.
Развернуть
2
01.11.2009 - 15.12.2009
1. В представленном отчёте разработан испытательный стенд моделирующий работу топки НТКС для исследования влияния цеолитов на образование вредных выбросов, на котором была проведена серия опытов.
Кроме того, произведено определение конструкции элементов НТКС для сжигания углей Забайкальских месторождений. Произведено исследование надслоевой аэродинамики и гравитационной сепарации в НТКС, представлена система возврата частиц и вторичного дутья, а также рассмотрена организация работы и элементы топок НТКС
На разработанном стенде произведены стендовые исследования и отработка методики использования цеолитов для снижения вредных выбросов при сжигании углей в топках НТКС. На основании исследований было определено, что для получения эффекта снижения выбросов двуокиси серы необходимыми являются два условия:
- горение должно происходить в режиме газификации;
- подавать цеолит необходимо непосредственно в слой.
Для определения режимно-эксплуатационных характеристик процесса сжигания топлива в топках НТКС с присадкой цеолитов и подготовка промышленных испытаний были проведены испытания на котлах - ТС-35У, Е-42/40, установленных на Читинской ТЭЦ-2. По результатам испытаний и на основании технико-экономических расчетов определена дозировка цеолита 20 % от массы инертного материала.
Режимно-эксплуатационные характеристики метода имеют следующие особенности:
1) Подавать цеолит в слой необходимо периодически (ориентировочно 1 раз в 3 дня), что позволит при незначительных затратах электроэнергии поддерживать выброс двуокиси серы в пределах 40 ppm. Постоянная подача цеолита не рекомендуется, поскольку необходимо будет подавать очень малые количества, что усложнит работу.
2) Дозировка цеолита должна быть 20 % от массы инертного материала. Меньшая подача не приводит к желанному эффекту. Большая подача приводит к неоправданному снижению КПД и дестабилизации работы котла (ухудшению режима горения из-за снижения температуры слоя).
3) Снижение выбросов двуокиси серы возможно лишь при работе в режиме газификации, т.е. при доле первичного воздуха не более 0,7.
4) Оценка экономичности работы показала, что в представляющем практический интерес диапазоне концентраций до 20 % максимальное снижение КПД брутто котла составляет 0,9 %. Уменьшение КПД брутто обусловлено увеличением потерь с механическим недожогом и потерь тепла с уходящими газами.
Промышленные испытания сжигания топлива с присадкой цеолита в топках НТКС проводились на котлах № 3, 4 КЕ-10/14, КЕ-10/14 П/С, установленных на котельной СХТ, г. Чита. При предварительной загрузке инертного материала, до начала эксплуатации котла, производится добавка цеолита в количестве 20%. Масса инертного материала без добавки цеолита составляет около 1 м3 (около 1500 кг), масса добавки цеолита составила 0,2 м3 (180 кг). После трех суток с момента начала эксплуатации и периодически до момента полного слива слоя производилось добавление цеолитсодержащей породы в количестве 45-60 кг (в зависимости от высоты слоя), для восполнения цеолита вынесенного из слоя.
Значение годового экологического эффекта от применения разработанной методики составило 9854 кг.
2. Основное отличие предлагаемого подхода от существующих в отечественной и зарубежной практике состоит в том, что предполагается оценить возможность использования природного цеолитсодержащего сырья Забайкальского края, где имеются его значительные запасы.
Основой проекта служат методологические оценки и экспериментальное подтверждение полученных результатов на различных объектах энергетики Забайкальского края. Полученные результаты могут быть распространены и на энергетические системы других регионов.
3. Разработанные методики теоретически обоснованы и апробированы с использованием данных испытаний на ряде объектов энергетики Забайкальского края. Они позволяют снизить выбросы оксидов серы в результате присадок природного цеолита к сжигаемому твердому топливу в топках с низкотемпературным кипящим слоем. Технология может быть применена на электростанциях и котельных с котлами малой и средней мощности, сжигающих твёрдое топливо.
4. На 2 этапе не планировалось создание объектов интеллектуальной собственности.
Развернуть
3
01.01.2010 - 31.05.2010
Разработка модели
поведения углей в
слоевых топках и при
факельном сжигании
Разработка теоретико-
методологической
основы исследования
влияния цеолитов на
снижение вредных
выбросов при сжигании
углей в слоевых топках и
при факельном сжигании
Разработка методики
использования цеолитов
для снижения вредных
выбросов в слоевых
топках и при факельном
сжигании
Развернуть
4
01.06.2010 - 15.12.2010
Разработка
испытательного стенда
моделирующего работу
в слоевых топках и для
исследования влияния
цеолитов на
образование вредных
выбросов
Стендовые
исследования и
отработка методики
использования
цеолитов для снижения
вредных выбросов при
сжигании углей в
слоевых топках
Определение режимно-
эксплуатационных
характеристик процесса
сжигания топлива в
слоевых топках и при
факельном сжигании с
присадкой цеолитов
Проведение
промышленных
испытаний сжигания
топлива в слоевых
топках и при
факельном сжигании
Разработка
методических указаний
по применению
цеолитов для снижения
антропогенного
воздействия ТЭС на
окружающую среду по
курсу
«Природоохранные
технологии на ТЭС» по
специальности 140101-
«Тепловые
Электрические
станции»
Оценка экологоэкономического
эффекта
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
Разработка модели
поведения цеолитов в
сточных водах ТЭЦ
Разработка методики
очистки сточных вод
ТЭЦ
Исследование поведения
цеолитов в технических
водах ТЭЦ
Разработка методики
снижения техногенного
воздействия технических
вод ТЭЦ с применением
цеолитов
Подача заявок на
полезные модели по
испытательным стендам
Развернуть
6
01.06.2011 - 30.08.2011
Разработка
испытательного стенда
моделирующего работу
установки по снижению
техногенного
воздействия технических
и сточных вод ТЭЦ с
применением цеолитов
Стендовые испытания и
разработка методики
снижения техногенного
воздействия технических
и сточных вод ТЭЦ с
применением цеолитов
Разработка
методических указаний
по применению
цеолитов в водно-
химических режимах
ТЭС по курсу
«Водоподготовка» по
специальности 140101-
«Тепловые
Электрические станции»
Оценка эколого-
экономического эффекта
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Разработка методов анализа и повышения безопасности конструкций объектов энергетики и промышленности при экстремальных природных и техногенных воздействиях.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка научно-технических решений мониторинга и прогнозирования состояния природной среды Арктической зоны Российской Федерации в целях обеспечения деятельности производственной и социальной инфраструктуры в сложных природно-климатических условиях
Продолжительность работ
2017 - 2018, 14 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
8
Тема
Научно-методическое обеспечение медико-экологической безопасности территорий на основе оценки воздействия на население природных, социально-экономических и техногенных изменений окружающей среды.
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
27
Тема
Физическое моделирование и исследование опасных атмосферных явлений и технологий обеспечения гидрометеорологической безопасности населения и природных и техногенных объектов страны на установке: "Комплекс модельных установок для исследования геофизических процессов. (рег. № 2-1.3)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
0,6 млн
Количество заявок
1
Тема
Оценка влияния природных и антропогенных факторов на динамику морских экосистем как основа для разработки методологии экологической безопасности приморских регионов и технологий сохранения биологических ресурсов морей России.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 22 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
0