Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка
технологии получения энергии с использованием высокотемпературной
установки переработки композиционных суспензионных топлив, приготовленных на основе органического сырья, с очисткой полученного газа и продуктов сгорания в вихревых скрубберах»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0062
Организация
ФИЦ КазНЦ РАН
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Внебюджетные средства
3,75 млн

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
ФГБОУ ВО "КНИТУ"

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 04.12.2009
В результате выполнения 1 этапа НИР проведено исследование процессов приготовления, транспорта, хранения и подготовки к сжиганию суспензионного топлива на основе углей различных марок. Рассмотрены существующие технологические схемы и аппараты, в которых осуществляются процессы сухого и мокрого измельчения угля, происходит механоактивация твердых частиц и преобразования дисперсной системы в коллоидную структуру.
Математическая модель процесса образования коллоидной системы при приготовлении композиционного суспензионного топлива разработана на основе определения предела текучести суспензии как основного параметра, характеризующего ее свойства как неньютоновской жидкости. Получены зависимости для определения предела текучести водоугольной суспензии с бифракционным составом твердой фазы и определены условия достижения минимального предела текучести. Проведено математическое моделирование гидродинамики и тепломассопереноса в процессе движения композиционного суспензионного топлива в интенсифицированном реакторе с учетом его реологических свойств. Результаты численных исследований для интенсификаторов различной формы позволили выявить наиболее выгодные с энергетической точки зрения геометрические параметры интенсификаторов. Разработана математическая модель и проведены численные исследования теплопереноса при перемешивании композиционного суспензионного топлива в процессе его хранения в резервуарах и подготовки к использованию. Получены распределения температуры, радиальной и осевой скорости по сечению резервуара при различных вариантах расположения насадок, расходах и расходах, выявлены наиболее оптимальные условия перемешивания суспензии в резервуаре. Математическая модель разложения композиционного суспензионного топлива в поточном газогенераторе основана известной диффузионно-кинетической модели термического разложения капли распыленного суспензионного топлива с учетом тепло- и массообмена при испарении воды с поверхности капли суспензии и внутреннего реагирования водяного пара с веществами органической массы угля с учетом ее молекулярного строения.
В результате проведенных численных исследований получены количественные соотношения твердых, жидких и газообразных продуктов разложения для углей различных марок. На основе полученных результатов численных исследований по математическим моделям разработан алгоритм и методика расчета процессов приготовления, транспортирования, хранения и подготовки к сжиганию суспензионного топлива на основе углей различных марок.
Разработаны мероприятия и проведена модернизация существующих экспериментальных установок по приготовлению и гидротранспорту суспензионного топлива и по очистке газовых выбросов от твердых частиц, аэрозолей и газообразных выбросов, а также методика проведения экспериментов и измерений.
Проведены патентные исследования по способам приготовления и использования водоугольных суспензий в качестве топлива для тепловых электростанций и котельных. Выявлена недостаточная проработка вопросов интенсификации процессов и снижения энергетических затрат в рассматриваемых системах.
В рамках выполнения 1 этапа исследований разработаны методические указания к лабораторным практикумам «Исследование процессов приготовления и хранения суспензионного водоугольного топлива» и «Исследование процесса улавливания твердых частиц в высокоэффективных скрубберах вихревого типа», каждый из которых состоит из 4 лабораторных работ.
Полученные результаты являются составной частью аспирантских и докторантских планов исполнителей НИР. По результатам 1 этапа исследований опубликованы методические указания к лабораторным практикумам, сделано 2 доклада на конференциях, подготовлена и успешно защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, представлена в совет диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. В выполнении исследований принимали участие 4 доктора наук, 8 молодых кандидата наук, 8 аспирантов Исследовательского центра проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН (из которых 2 зачислены в аспирантуру в период выполнения НИР), а также 4 студента КГТУ-КХТИ. Доля внебюджетных средств, привлеченных к реализации НИР, составило 20% от общего объема средств федерального бюджета. Доля оплаты молодых участников НИР составила 60% в общем объеме фонда оплаты труда.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
Проведены экспериментальные исследования процессов приготовления, транспортирования, хранения и подготовки к сжиганию суспензионного водоугольного топлива посредством его перемешивания в резервуарах. Разработаны инженерные методы расчета оборудования для приготовления суспензионного композиционного топлива при сухом и мокром измельчении угля на основе созданной классификации существующих и перспективных технологических схем. Проведен анализ научно-методических основ очистки газов от газообразных примесей, таких как СО2, оксиды азота, серосодержащие компоненты, а также от пыли и аэрозолей, образующихся при сжигании углей и топлив, приготовленных на их основе. Для каждой группы загрязнений выявлены перспективные технологии. Проведено теоретическое исследование процессов улавливания твердых частиц и аэрозолей, а также поглощения газообразных компонентов в вихревых аппаратах различного конструктивного исполнения – одноэлементных и многоэлементных. Проведенные исследования включают в себя математическое моделирование и численные исследования процесса улавливания твердых частиц и аэрозолей в полых вихревых аппаратах, Математическое моделирование и численные исследования процесса поглощения газообразных примесей в полых вихревых аппаратах, которое осуществляется посредством физической и химической сорбции извлекаемых компонентов. Проведены численные исследования разработанных моделей. Разработаны методические указания к лабораторным работам в виде лабораторного практикума «Приготовление композиционных суспензионных водоугольных топлив заданного состава». Исследованы свойства суспензионных топлив, приготовленных на основе углей различных марок.
Развернуть
3
01.07.2010 - 04.12.2010
Проведены экспериментальные исследования процессов очистки газа от различных загрязняющих газообразных компонентов, аэрозолей и пыли в вихревых скрубберах, которые показали, что весьма перспективным направлением совершенствования конструктивных решений вихревых скрубберов, предназначенных для очистки газов от аэрозоля, является реализация возможности отвода отсепарированной жидкости с лопастей закручивающих устройств аппаратов, что позволит существенно снизить удельную нагрузку рабочей зоны скрубберов по жидкой фазе, сократить расход жидкости, подаваемой на орошение, сохранить крутку газового потока, облегчить условия работы узлов окончательного (продольного) разделения фаз, уменьшить вероятность вторичного уноса капельной жидкости из аппаратов. Разработаны конструкции аппаратов по приготовлению композиционных суспензионных топлив. Основываясь на результатах численных исследований выявлено, что увеличение размеров выступов и остроты кромок дискретно-шероховатых интенсификаторов позволяет увеличить интенсивность образования макровихрей, влияющих на степень перемешивания композиционных суспензионных топлив. Разработаны методика расчета и конструкции вихревых аппаратов для очистки полученных газов, позволяющих повысить эффективность процессов тепломассопереноса и расширить области их использования. Разработаны лекционные курсы по процессам приготовления композиционных суспензионных топлив на основе углей; по технологии и оборудованию пыле- и газоочистки.
Развернуть
4
01.01.2011 - 31.05.2011
Проведены экспериментальные исследования по термическому разложению суспензионного топлива и очистке полученного газа в вихревых скрубберах. Проведены экспериментальные исследования процессов очистки газа от различных загрязняющих газообразных компонентов, аэрозолей и пыли в вихревых скрубберах. Разработаны лекционные курсы по процессам приготовления композиционных суспензионных топлив на основе углей; по технологии и оборудованию пыле- и газоочистки. Разработана технологическая схема по приготовлению и использованию композиционных суспензионных топлив, включая участки приготовления композиционного суспензионного водоугольного топлива, его транспорта, хранения и использования, а также очистки генераторного газа и продуктов его сгорания от пыли и газообразных примесей. Разработана конструкция и методика расчета аппарата для термического разложения суспензионных композиционных топлив. Разработаны и защищены патентами на полезную модель: контактное устройство с односторонней сепарацией для тепломассообменных аппаратов; вихревой холодильно-нагревательный аппарат; распределитель жидкости для тепломассообменных аппаратов; разбрызгивающее устройство для аппаратов с интенсивным взаимодействием фаз.
Развернуть
5
01.06.2011 - 31.08.2011
Разработана нормативно-техническая и конструкторская документация на изготовление реактора для получения композиционных суспензионных топлив, аппарата для термического разложения топлив и вихревого скруббера. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
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
Проведение поисковых научных исследований для создания энерго- и ресурсосберегающей, экологически безопасной технологии и оборудования для высокотемпературной переработки и обезвреживания механически обезвоженных осадков сточных вод с получением тепла и электрической энергии.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
4
Тема
Фото и электроактивные органические наносистемы.
Продолжительность работ
2008 - 2010, 23 мес.
Бюджетные средства
25 млн
Количество заявок
1
Тема
Обеспечение центром коллективного пользования научным оборудованием комплексных исследований в области рационального лесопользования, разработки технологий переработки и получения топлива и энергии из органического сырья.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
17,2 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка новых типов электрических машин повышенной мощности и эффективности на базе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и систем магнитного подвеса для высокоскоростного транспорта на установке: "Экспериментальный комплексный стенд для исследования сверхпроводниковых систем и электромеханических преобразователей энергии на основе низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников (ЭКИССЭП) (рег. № 06-07)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка гибридных технологий получения продуктов органического синтеза
Продолжительность работ
2017 - 2018, 14 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
0