Водоугольное топливо

В настоящее время очень актуальной темой является применение альтернативных, возобновляемых, нетрадиционных источников энергии – но все это перспективные источники, а в практическом плане необходимо сосредоточиться на традиционных источниках и, в том числе, на возвращении в энергетику угля.

Уголь значительно дешевле мазута и газа. Энергия от сжигания угля получается дешевой, так как использование угля на ТЭС определяет обрастание основной технологической цепи электростанции: сжигание угля в топке котла и получение пара, с помощью турбины вращающего электрогенератор, энергия от которого выдается в систему целым букетом вспомогательных и дополнительных узлов, в том числе обеспечивающих разгрузку, хранение, приготовление и подачу на сжигание. Сюда входят железнодорожное хозяйство, вагоноопрокидыватели, тракты топливоподачи с узлами пересыпок, дробилками, бункерами, мельницами и пылесистемами. И перерабатывается угля сотни, а то и тысячи тонн в час. Уголь же рассыпается, самовозгорается, пылит, а пыль взрывается, в следствие чего появляются системы пылеподавления, аспирации, гидросмыва с очистными сооружениями. Такие дополнительные узлы увеличивают объемы и стоимость строительства ТЭС, усложняют работу эксплуатационного персонала, не обеспечивая стопроцентной гарантии безопасности и нормальных санитарно-гигиенических условий работы.

Следовательно возвращение угля в энергетику должно сопровождаться использованием новых технологии, которые позволят максимально использовать преимущество угля, а так же минимизировать сложность его применения.

Важным решением для угольной энергетики может стать переход от прямого сжигания угля в различных топочных устройствах на приготовление из углей различных качеств, в том числе и из отходов углеобогащения, водоугольного топлива.

С начала 70-х годов прошлого века в ряде стран, в том числе в США, Канаде, Италии и Китае, ведутся работы по исследованию и созданию опытно-промышленных, демонстрационных и коммерческих установок по производству и использованию ВУТ.

В Китае тематикой по ВУТ занимаются три научно-исследовательских центра, работают 6 заводов по производству ВУТ, на котельных и электростанциях, сжигающих ВУТ, производится до 2 млн. кВт энергии, планируется строительство крупного завода по производству ВУТ, утраивающего его производство.

Технология приготовления водоугольного топлива за рубежом, в том числе и в Китае, традиционная и состоит из двухступенчатого мокрого помола угля в шаровых мельницах, подмеса пластифицирующих и стабилизирующих химических присадок, подачи полученного продукта на хранение и последующее сжигание в камерных топках котлов. Данная технология была реализована в 80-е годы прошлого века и у нас в составе опытно-промышленного комплекса «Белово – Новосибирская ТЭЦ-5». Однако опыт не был доведен до конца, но определенные результаты принес, подтвердив оптимистические надежды на водоугольное топливо и выявив его недостатки, а именно:

• громоздкая, затратная и сложная технология приготовления ВУТ с большим разбросом фракционного состава, нестабильными характеристиками пластичности и необходимостью ввода химических добавок;
• негативные результаты сжигания ВУТ в камерной топке котла большой мощности из-за низкого ресурса работы сопел форсунок (40 часов), необходимости постоянной подсветки факела и наличия значительного недожога топлива (более 15%).

Перспективность водоугольного топлива основывается на кавитатационной технологии приготовления этого топлива, характеризующейся высоким уровнем местного динамического компрессионного и температурного воздействия на обрабатываемый материал (до 2000оС и 25000 атм). В результате твердый компонент смеси (уголь) измельчается до заданной степени дисперсности, а суспензия приобретает новые свойства, выгодно отличающие ее от получаемой традиционным способом, в том числе:

• стабильность на протяжении длительного времени (контрольные образцы выдерживаются около трех лет) и пластичность без каких?либо присадок при достигнутом содержании твердого до 70%;
• полностью высушенное или частично обезвоженное топливо переходит при добавлении воды в состояние устойчивой суспензии без механического побуждения;
• топливо не увеличивает объема при замерзании, а после размораживания восстанавливает свои исходные свойства.

Качественные показатели кавитационного водоугольного топлива (в дальнейшем – КаВУТ) получены в результате лабораторных исследований образцов топлива, приготовленного на действующей установке производительностью 30 т/час. Такая установка применялась в течение двух лет на Енисейском ЦБК и обеспечивала водоугольным топливом котлы-утилизаторы целлюлозно-бумажного производства, на ней удалось провести промышленный эксперимент по приготовлению КаВУТ, было переработано 39 тонн угля марки СС и получены следующие результаты:

• удельные показатели по энергозатратам (30 кВт*ч/т угля) соизмеримы с энергозатратами альтернативных вариантов;
• расход металла рабочих органов кавитаторов (до 100 г/т угля) значительно ниже (400*1000 г/т), чем при мельничном помоле, изготавливаются они из чугуна или простых сталей, и затраты на них составляют 1 (один) рубль на тонну переработанного угля.
• Проработаны проекты узлов приготовления КаВУТ различной производительности, в результате анализа которых определены:
• удельные затраты на приготовление КаВУТ – 69 руб/т (2,66 долл.). Для сравнения в Китае при традиционной технологии приготовления ВУТ, удельные затраты на приготовления ВУТ – до 25 долл.
• компактность установки, характеризующаяся удельным объемом здания установки приготовления КаВУТ – 40?50 м³/т в час. Для сравнения аналогичный показатель традиционной технологии составит 1000м³/тн в час.

Еще одним из выявленных недостатков опытно-промышленного сжигания ВУТ на Новосибирской ТЭЦ-5 оказались условия горения этого топлива, 40 часов работы сопла форсунки, необходимость подсветки факела газом или мазутом, большой недожог топлива вместе со сложностью традиционной схемы подачи водоугольного топлива на сжигание (потребность в обеспечении высокого – 16 атм – давления вязкого топлива и агента-распылителя). В КНР при больших объемах производства и сжигания ВУТ наиболее ответственным считается процесс сжигания.

Имеющиеся сложности со сжиганием ВУТ происходят из необходимого условия распыления суспензии до микронных размеров (120 мкм) на входе в топку. Но уже никого не удивляет «кипящий слой», и уже апробировано сжигание ВУТ в кипящем слое на небольшой котельной при Воскресенском химкомбинате.

Учитывая ограниченность стационарного кипящего слоя по диапазону теплопроизводительности, с одной стороны, и необходимость поддерживания в нем достаточно низких (до 1000 С) температур, с другой, предлагается новая схема сжигания водоугольного топлива, состоящая из двух ступеней.

1. топка (реактор) со стационарным кипящим слоем, работающим в низкотемпературном режиме сжигания и газификации части топлива в условиях недостатка окислителя и снятии части выделяющегося в слое тепла на нагрев вторичного воздуха вне зоны реагирования.
2. камерная топка высокотемпературного сжигания основной массы топлива, прошедшего транзитом через кипящий слой и модифицированного под воздействием создающихся в его объеме термохимических условий, а также дожигание продуктов газификации.

Такая схема позволяет обеспечивать:

• низкий уровень генерации окислов азота, что обуславливается предварительной обработкой топлива в существенно восстановительной среде стационарного кипящего слоя, способствующей выделению топливного азота в молекулярном состоянии;
• предельное выгорание топлива (в смеси газообразного и пылевидного материала) во второй ступени, обусловленное высокими температурами горения при оптимальном избытке, рациональном распределении и высокой температурой вторичного воздуха.

Предлагаемая схема сжигания как комбинация кипящего слоя и объемного сжигания похожа на топки с ЦКС, но использование в качестве топлива водоугольной композиции позволяет:

• существенно снизить размер частиц материала кипящего слоя с соответствующим снижением на выходе из него скоростей газа и размера выносимых частиц топлива до уровня, который обеспечивает их полное сгорание в камерной части топки, исключив необходимость рециркуляции;
• существенно сдвинуть долю реагирования топлива в объем кипящего слоя за счет газификации его водой, входящей в состав суспензии, обеспечив горение в камерной части топки, в основном смеси летучих компонентов горючей части угля и газообразных продуктов газификации с выносимой из слоя недогазифировавшей при низкой температуре слоя частью высокореакционного коксового остатка.

В котлах малой и средней мощности объемная часть топки рекомендуется традиционной, а для больших котлов, производительностью от 700 тонн пара в час и выше, объемную часть топки целесообразно принять кольцевой, что позволит снизить высоту котла на 15–18%, его веса и стоимости почти на 30% по сравнению с котлами, оборудованными топками ЦКС.

По результатам последнего стендового сжигания КаВУТ на полигоне в Раменском было отмечено и занесено в протокол:

• отметить качества нового топлива, выгодно отличающие его от традиционных видов благодаря особенностям технологии его приготовления и способа сжигания с газификацией в кипящем слое;
• высокую эффективность процесса сжигания при активной роли воды, входящей в состав КаВУТ;
• нечувствительность процесса сжигания к качеству исходного угля и универсальность топочного устройства в отношении КаВУТ из углей любых марок, включая антрацит и отходы углеобогащения;
• хорошую управляемость и возможность автоматизации процесса сжигания КаВУТ;
• экологическую чистоту, взрыво- и пожаробезопасность процессов хранения, транспортировки и сжигания.

Удобно технологически и выгодно экономически производить КаВУТ из высоковлажных углей (не надо сушить, чтобы сжечь в пылеугольной топке и не много нужно добавлять воды, чтобы сделать КаВУТ) или из увлажненных отходов углеобогащения.

Эксперименты по получению КаВУТ из отсевов, обезвоженного кека вакуум-фильтра, шлама отстойника обогатительной фабрики разреза Черниговский и кека фильр-прессов ЦОФ «Беловская» Кемеровской области (из углей Ж, ГЖ, КС шахт Чертинская, Распадская и разреза Бачатский), теплотворная способность проб КаВУТ находилась в диапазоне от 3000 кКал/кг до 1200 кКал/кг. Но все горело и в камерной топке, но особенно хорошо – в топке с кипящим слоем.

Хотя в своей аргументации в пользу КаВУТ в основном упор идет на выгоды энергетики, первыми эти доводы услышали угледобытчики, а именно то, что в топливо можно превратить отходы углеобогащения. Количество таких отходов таково, что из 1 млн. т. переработанного на обогатительных фабриках угля в отвалы уходит топлива, достаточного для выработки 20 МВт электроэнергии. И это при всех стараниях по совершенствованию технологий обогащения.

В случае масштабного ориентирования на КаВУТ можно, существенно упростив технологию углеобогащения, отделяя нужное количество концентрата, все остальное превращать в КаВУТ тут же, на обогатительной фабрике, получая на выходе два продукта: концентрат и КаВУТ и никаких отходов.

Рассчитанная цена такого нового продукта должна устроить и производителей, и потребителей.

Источник: ООО "Вемиру"

Телефон: (499) 130-93-84

E-mail:info@stroimrem.ru

URL: www.stroimrem.ru

Профессиональные услуги по резке стекла. Обработка резка стекла от компании New-Glass.

строительство базы