Магистерский диплом на тему Комплексное сжигание твердого топлива

Содержание:

Введение 3
Глава 1 Анализ состава твердого топлива 5
1.1 Анализ различных способов сжигания твердого топлива 5
1.1.1 Сжигание топлива в слое 5
1.1.2 Сжигание топлива в объеме 16
1.2 Безотходные технологии использования твердого топлива 26
1.3 Анализ минеральной части твердого топлива 38
Выводы 42
Глава 2 Комплексное использование твердого топлива 43
2.1 Сжигание твердого топлива при различных способах 43
2.1.1 Комплексное энерготехнологическое использование угля 43
2.1.2 Комплексное использование угля по технологии газификации в аэрошлаковом барботируемом расплаве 47
2.2 Анализ всех составляющих твердого топлива. Составление схемы безотходного использования твердого топлива при электрошлаковой газификации 49
2.3 Расчет схемы безотходного использования твердого топлива при электрошлаковой газификации 56
2.4 Расчета энергоемкости 57
Выводы 61
Глава 3 Математическая модель использования твердого топлива в расплаве 63
3.1 Параметры сжигания твердого топлива в расплаве. Критерии 63
3.1.1 Установка для газификации угля в шлаковом расплаве 63
3.1.2 Элементы математической модели использования твердого топлива в расплаве в процессе электрошлаковой газификации 72
3.2 Процесс газификации твердого топлива в расплаве 86
Выводы 91
Глава 4 Экономическая оценка комплексного использования твердого топлива 93
4.1 Сравнительный анализ газификации угля в шлаковом расплаве с традиционной угольной энергетикой 93
Выводы 94
Заключение 95
Список использованных источников 96
Приложение А 99

Введение:

Всеобщее увеличение потребления энергоресурсов, рост стоимости и дефицит топочного мазута, природного газа, в последнее время обуслав-ливает актуальность разработки новых, экологически и энергетически эф-фективных технологий переработки углеродосодержащих твердых топлив.
Использование низких сортов такого топлива затруднительно по причине высокого содержания в нем негорючих примесей и влаги, а также низкой теплоты сгорания. Использование их в энергетических комплексах имеет низкую энергетическую эффективность, а также недостатки, нанося-щие вред окружающей среде, поскольку их сжигание сопряжено с выбро-сами в атмосферу твердых частиц золы и дымовых газов, загрязнения почв шлаковыми отвалами [5]. Твердые виды топлива не могут быть принципиально использованы в современных технологиях генерации энергии (ПГУ, ГТУ, ГПУ) без перевода их в жидкое или газообразное со-стояние.
В работе показаны преимущества технологии газификации, в частно-сти электрошлаковой, углей, когда твердая часть топлива, для повышения удельной теплотворной способности генераторного газа газифицируется с использованием шлако-восстановительных процессов.
Технология обеспечивает использование дешевой электрической энергии ночных минимумов, снижение с кратностью 1/(5-7) активной мощ-ности, подводимой к установке электрошлаковой газификации, при этом без критических нарушений режимов.
Получаемый генераторный газ с теплотворной способностью до 10,0-12,0 МДж/нм3 может применяться с высокой эффективностью для транспортировки, в сравнении возможностями по транспортировке газа, полученного по традиционным технологиям паровоздушной газификации, т.е., когда в генераторном газе содержится N2 до 50% (теплотворная спо-собность которого порядка 6000 кДж/нм3).
Включение в начало парогазового цикла технологии электрошлако-вой газификации обеспечивает повышение эффективности переработки уг-лей в электроэнергию с КПД порядка 60%, что обеспечивает возможность получения дополнительной электроэнергии на организацию рассматрива-емого технологического процесса.
Дополнительным продуктом в этой технологии выступает ферро-сплав, повышающий экономическую и энергетическую эффективность тех-нологии и являющийся немаловажным продуктом для химического и ме-таллургического производства.
Перспективным является создание промышленных установок для пе-реработки бурых углей, зольная составляющая которых содержит до 19% Fe2О3, торфа, а также для целей использования углеродосодержащих сор-тированных отходов других производств (например, лигнин и др.).

Заключение:

Осуществлен анализ состава твердого топлива, а также способов его сжигания, приведены главные направления безотходного использования данного вида топлива, проанализирован состав минеральной части твер-дого топлива, являющейся балластом при его сжигании.
Обоснованы достоинства технологии шлаковой газификации твердо-го топлива, в частности аэро- и электрошлаковой технологий в случае, ко-гда твердая составляющая, с целью увеличения удельной теплотворной способности газа, газифицируется в процессе реализации шлако-восстановительных технологий.
Рассмотрено основное оборудование по реализации процесса гази-фикации угля в шлаковом расплаве, проведен анализ элементов для реали-зации математической модели процесса газификации в шлаковом расплаве твердого топлива.
Сделан вывод о том, что экономическая эффективность газификации угля при реализации технологии газификации в шлаковом расплаве с уче-том дополнительного производства продукции из минеральной (балласт-ной) части твердого топлива, будет существенно выше традиционных угольных технологий, реализуемых на тепловых электростанциях.

Фрагмент текста работы:

Глава 1 Анализ состава твердого топлива

1.1 Анализ различных способов сжигания твердого топлива

Твердое топливо в теплоэнергетических установках сжигается либо в слое, либо в объёме топочной камеры (камеры сгорания).
На рисунке 1.1 представлены разновидности способов сжигания твердого топлива [1].

Рисунок 1.1 — Способы сжигания твердого топлива

1.1.1 Сжигание топлива в слое

При сжигании в плотном слое (рисунок 1.2) твёрдое топливо, загру-женное слоем определённой толщины (высоты) на распределительную ко-лосниковую решетку, поджигается и продувается (как правило, снизу вверх) воздухом. Основное горение происходит в слое, образованном кус-ками топлива. Над слоем в объеме топочной камеры горят летучие веще-ства, выделяющиеся из топлива в процессе его прогрева (Н2, СО, СН4 и др.), а также догорают мелкие частицы, выносимые из слоя потоком воз-духа и продуктов сгорания. Скорость газовоздушного потока в слое огра-ничивается пределом устойчивости его залегания. Увеличение скорости воздуха (а, следовательно, и скорости дымовых газов) сверх определенно-го предела вызывает взрыхление слоя, так как воздух, прорывающийся через слой в отдельных местах, образует кратеры. Поскольку в слой все-гда загружается полидисперсное топливо, то это приводит к выносу боль-шого количества более мелких частиц топлива, которые не успевают дого-реть в объеме топки, что вызывает увеличение потерь теплоты с механиче-ским недожогом q4.