Введение к работе
Актуальность работа.
Под воздействием факторов экономического, экологического и социального характера промышленность Украины оказалась на пороге острейшего энергетического кризиса. В связи с прекращением строительства атомных электрических станций, нехваткой жидкого и газообразного топлива, выходом из создавшегося положения на Украине может послужить внедрение в промышленность новых энергетических объектов повышенной экономичности и экологической чистоты на основе комплексного использования отечественного твердого топлива.
Указанным условиям в значительной мере соответствуют технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое (ЦКС), технологии сжигания и газификации угля год давлением для парогазовых установок (ПТУ).
На тепловых электростанциях (ТЭС) с парогазовыми установками решаются проблемы, связанные со снижением выбросов окислов азота и серы, с транспортировкой отходов и обработкой сточных вод, а такке повышается общий термический КПД цикла ТЭС.
Газификатор, работающий под давлением, органически вписывается в схему ТЭС, работающей по парогазовому циклу. Это объясняется наличием в цикле необходимых для газификации рабочих тел - воздуха и-пара.
Разрабатываемые до настоящего времени в США, Европе и Японии технологии внутрицикловой газификации угля были ориентированы на низкозольные высокореакционные твердые топлива с высоким выходом летучих. Так как основными энергетическими углями Украины являются низкореакцаонные внсокозольные угли, изучение и выбор процессов газификации применительно к этим тошвтам Украины является в настоящее время актуальной задачей.
В связи с чем целью работы являлись: изучение особенностей газификации угля в низкотемпературных (стационарном и циркулирующем кипящих) слоях и высокотемпературном потоке при атмосферном давлении, определение влияния режимных факторов на показатели эффективности процессов газификации и выдача предложений и рекомендаций по разработке и использованию новых систем газификации украинских углей.
При выполнении работы были поставлены следующие задачи.
-
Выбор процесса газификации угля в зависимости от стадии метаморфизма используемого топлива.
-
Определение влияния режимных факторов на газификацию угля
и путей увеличения интенсивности процесса.
-
Определение приемлемых параметров процессов газификации угля при атмосферном давлении.
-
Выдача технических заданий, технических предложений и рекомендаций для проектирования пилотных и опытно-промышленных установок.
-
Анализ возможности интегрирования технологий в тепловой цикл электростанций и новых энергоблоков.
В качестве объектов исследования были выбраны наиболее широко используемые на электростанциях Украины высокозольные донецкие антрацитовый штыб (АШ) и газовые (ГСШ) угли.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
-
Показана возможность и выбраны пути эффективной газификации низкореакционных углей в потоке для ПТУ, за счет применения двух-стадайвой конверсии с циркуляцией твердой фазы.
-
Определена динамика выделения продуктов газификации в потоке как продуктов сгорания природного газа, так и продуктов конверсии исходного угля в зависимости от концентрации кислорода в дутье.
-
Определены наблюдаемые константы реакционного газообмена кокса АШ в восстановительной зоне высокотемпературного поточного газификатора.
-
Показана перспективность углекислотно-кислородной газификации каменных газовых углей в кипящем слое и выявлено влияние отношения COg/OgB дутье на процесс газификации угля.
-
Определены оптимальные режимы паровоздушной газификации высокозольных газовых углей в ЦКС и показано, что максимальная теплотворная способность генераторного газа (5,5-5,8403 КЦж/нм3) получена при степени конверсии угля 0,75-0,8, что требует применения устройств дожигания коксозольного остатка.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
1. На основе полученных экспериментальных и расчетных данных
разработана принципиальная схема и выдано техническое задание на
проектирование пилотной установки газификации угля типа ГСШ в ЦКС
ТеПЛОВОЙ МОЩНОСТЬ!) 8,5 МВт.
-
Выданы рекомендации по основным параметрам и принципиальной схеме опытно-промышленной установки тепловой мощностью 10 МВт для двухстадийной поточной газификации угля типа АШ с циркуляцией твердой фазы.
-
Выдано 2 технических предложения по принципиальным схемам и конструкциям аппаратов опытно-промышленных установок с циркулирующим кипящим слоем тепловой мощностью 50 МВт для углекислотно-
кислородной газификации газовых углей при атмосферном давлении и воздушной газификации угля типа ГСШ под давлением 2,5 МПа.
Результаты исследований и разраброток использованы при разработке технического задания на проектирование пилотной установки воздушной двухстадийной газификации угля типа ГСШ под давлением в ЦКО, технических предложений по разработке опытно-промышленных установок воздушной газификации угля типа ГСШ в ЩО под давлением и углекислотно-кислородной газификации газовых углей в ИКС при атмосферном давлении, в соответствии с приказом. Минэнерго Украины Ш6 от 03.08.93. Результата исследований использованы Минэнерго Украины при перспективном планировании работ по созданию новых экологически чистых технологий, КБ "Южное" при разработке рабочей и конструкторской документации для пилотной установки газификации угля ЩС-1,0, ПЭО "Донбассэнерго" при наладке режимов горения угля АШ в котлоагрегатах электростанций объединения, ЛьвовОРГРЭС при определении оптимальных режимов газификации каменных углей на установке УТТ-2-Т и при разработке принципиальных схем ПТУ с внутрицикловой газификацией угля, Институтом теплоэнергетики Минэнерго Украины при разработке новых пилотных установок сжигания и газификации угля. Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международной конференции "Чистый уголь" в США (Атланта, 1993), на семинаре экспертов по экологически чистым угольным технологиям в Польше (Щирк, 1995), на международном симпозиуме ' "Получение генераторного газа с заданным составом" (Днепропетровск, 1995), на Всесоюзной конференции "Научные основы создания энергосберегающей техники и технологий (Москва, 1990) и 8 республиканских научно-технических конференциях и семинарах.
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Представлена на 136 машинописных страницах, содержит 41 рисунок, 26 таблиц и список литературы из 143 наименований.
