Статья опубликована в рамках: XX Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 15 мая 2014 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Процан А.П. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЯ РАЗРЕЗА «КАРАЖЫРА» ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(20). URL: http://sibac.info/archive/technic/5(20).pdf (дата обращения: 27.01.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПЕРСПЕКТИВЫ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  УГЛЯ  РАЗРЕЗА  «КАРАЖЫРА»  ДЛЯ  ИЗГОТОВЛЕНИЯ  ВОДОУГОЛЬНОГО  ТОПЛИВА

Процан  Александр  Павлович

студент  4  курса,  кафедра  технической  физики  и  теплоэнергетики,

ГУ.  им.  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail: 

Степанова  Ольга  Александровна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  ГУ.  им.  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

 

Введение

На  долю  твёрдого  топлива  приходится  92  %  в  общем  мировом  балансе  запасов  топливных  полезных  ископаемых  [1].  Общие  запасы  угля  в  Республике  Казахстан  составляют  162  млрд.  тонн.  Насчитывается  10  бассейнов  каменного  и  бурого  угля,  разведано  более  300  месторождений.  Ежегодная  добыча  составляет  100  млн.  тонн  угля  [7].  По  данным  статистического  обзора  мировой  энергетики  (Statistical  Reviewof  World  Energy),  подготовленному  британской  компанией  BP,  на  конец  2012  года  Казахстан  по  доказанным  запасам  угля  занимает  8  место  [4].

По  прогнозам  экспертов  роль  угля  в  энергетическом  балансе  в  ближайшее  время  повысится.  Для  Казахстана  это  также  актуально,  так  как  по  имеющимся  данным  запасы  угля  составляют  3,9  %  мировых  запасов  [4].  В  РК  разработана  Концепция  развития  угольной  промышленности  до  2020  года  [2].  Важным  условием  является  совершенствование  существующих  и  разработка  новых  технологий  сжигания  угля.

Цель  и  задачи

Цель  —  определение  эффективности  использования  угля  разреза  «Каражыра»  (ВКО)  для  приготовления  водоугольного  топлива  (ВУТ).

Задачи  и  этапы  проведения  работы  представлены  на  рисунках  1,  2.

 

Рисунок  1.Задачи
 

Рисунок  2.  Этапы  проведения  работы

 

Водоугольное  топливо  —  ВУТ,  (рисунок  3)  является  нетрадиционным  источником  энергии  и  представляет  собой  мелкодисперсную  смесь  (суспензию)  измельчённого  угля,  воды  и  стабилизирующей  добавки  (пластификатора):

 

ВУТ  =  Уголь  (60÷70)  %  +  Вода  (29÷39)  %  +  Пластификатор  1  %

 

Описание: D:\Ucheba\Научные работы\Диплом\Безымянный.png

Рисунок  3.  Состав  ВУТ

 

Приготовление  ВУТ  состоит  из  трёх  основных  этапов  (стадий):

·     предварительное  дробление.  Обычно  до  фракции  (10÷12)  мм;

·     мокрый  помол.  Обычно  до  фракции  (<100÷150)  мкм;

·     гомогенизация.

 

По  физическим  свойствам  водоугольное  топливо  близко  к  мазуту,  используемому  в  котельных.  Физико-химические  свойства  ВУТ  позволяют  достичь  эффективности  сжигания  топлива  не  ниже  98  %.

За  основу  для  проекта  был  взят  1  из  4  котлов  РК  «Центр»  —  котел  КВ-ТС-20-150  ПВ.

Котлы  серии  КВ-ТС  предназначены  для  производства  горячей  воды  температурой  до  150  оС  посредством  сжигания  различных  видов  твёрдого  топлива  в  механических  топках  ТЧЗМ,  ТЛЗМ.

В  таблице  1  представлены  характеристики  котла  КВ-ТС  [3].

Таблица  1 .

Технические  характеристики  котла  КВ-ТС

Технические  характеристики

КВ-ТС-20-150  ПВ

Теплопроизводительность,  МВт  (Гкал/ч)

23,26  (20,0)

Рабочее  давление  воды,  МПа  (кг/см2)

2,5  (25,0)

Температура  воды  на  входе  /  выходе  в  котел,  оС

70/150

Расход  воды  через  котел,  т/ч

247

Гидравлическое  сопротивление,  МПа,  не  более

0,25

Аэродинамическое  сопротивление,  Па,  не  более

1100

Коэффициент  избытка  воздуха,  не  более

1,7

Температура  дымовых  газов  на  выходе  из  котла,  оС

218

Кпд  на  каменном  угле  /  буром  угле,  %,  не  менее

83

Полный  назначенный  срок  службы,  лет,  не  менее

15

Площадь  поверхностей  нагрева  котла  и  ВЗП  (м2):  -  радиационная  -  конвективная -  воздухоподогревателя

82,7 218,8 730

Габаритные  размеры  в  облегченной  изоляции  с  металлической  обшивкой  (мм): -  длина  по  выступающим  частям  блока  котла; -  ширина  по  выступающим  частям  блока  котла; -  высота  от  уровня  пола  котельной  до  выступающих  частей  блока  котла

12730 5465 9695

Масса  котла  в  объеме  поставки,  кг(не  более)

32000

Расход  расчетного  топлива  для  каменного  угля  /бурого  угля,  кг/ч

4300/6350

 

В  качестве  угля  для  приготовления  ВУТ  рассматривается  уголь  разреза  «Каражыра»  (ВКО).  Состав  угля  и  ВУТ  представлен  на  рисунке  4.

 

Рисунок  4.  Состав  угля  разреза  «Каражыра»  и  ВУТ  на  основе  угля  разреза  «Каражыра»

 

Для  оценки  эффективности  использования  ВУТ  изготовленного  на  основе  угля  разреза  «Каражыра»  для  котла  КВ-ТС-20-150  ПВ  определили  количество  вредных  выбросов  при  их  сжигании.

Для  угля  расчет  проводили  согласно  [5].

Расчет  для  ВУТ  проведен  на  основе  данных  [6].

Расчёт  выбросов  твёрдых  частиц  летучей  золы  и  недогоревшего  топлива,  т/год  (г/с),  выбрасываемых  в  атмосферу  с  дымовыми  газами  котлоагрегата  при  сжигании  водоугольного  топлива,  выполняется  по  формуле:

 

,               (1)

 

где:    —  расход  водоугольного  топлива,  т/год  (г/с); 

—  доля  золы  топлива  в  уносе; 

  —  зольность  топлива  на  рабочую  массу,  %; 

—  потери  тепла  с  уносом  от  механической  неполноты  сго­рания  топлива,  %;

—  низшая  теплота  сгорания  топлива,  МДж/кг; 

—  доля  твёрдых  частиц,  улавливаемых  в  золоуловителях. 

Расчёт  выбросов  оксидов  серы  в  пересчёте  на  SO2,  т/год(г/с),  поступающих  в  атмосферу  с  продукта­ми  сгорания  водоугольного  топлива,  выполняется  по  формуле:

 

,               (2)

 

где:  —  расход  водоугольного  топлива,  т/год(г/с);

Sr—  содержание  серы  в  топливе  на  рабочую  массу,  %; 

—  доля  оксидов  серы,  связываемая  летучей  золой  топлива; 

—  доля  оксидов  серы,  улавливаемых  за  котлоагрегатом.

Расчёт  выбросов  моноксида  угле­рода,  т/год,  (г/с),выполняется  по  формуле:

 

,   (  3  )

 

где:—  расход  водоугольного  топлива,  т/год(г/с); 

—  низшая  теплота  сгорания  топлива,  МДж/кг; 

Kco  =  0,985q3  —  количество  моноксида  углерода,  отнесённого  к  низ­шей  теплоте  сгорания  топлива,  кг/IДж; 

q3—  потери  тепла  от  химической  неполноты  горения,  %; 

q4  —  потери  тепла  от  механической  неполноты  горения  топлива. 

 

Расчёт  выбросов  оксидов  азота  в  пересчёте  на  NO2,  т/год(г/с),выполняется  по  формуле:

 

,       (  4  )

 

где:  —  расход  водоугольного  топлива,  т/год(г/с);

  —  низшая  теплота  сгорания  топлива,  МДж/кг;

—  параметр,  характеризующий  количество  оксидов  азота,  от­несённое  к  низшей  теплоте  сгорания  топлива  при  α  =  1,2  кг/ГДж;

  —  коэффициент,  учитывающий  влияние  коэффициента  избытка  воздуха  в  конце  топки  на  выход  оксидов  азота;

R  —  коэффициент  рециркуляции  дымовых  газов,  %;

  —  коэффициент,  характеризующий  эффективность  воздействия  рециркулирующих  газов  в  зависимости  от  условий  их  пода­чи  в  топку;

—  коэффициент,  характеризующий  снижение  выброса  оксидов  азота  при  подаче  части  воздуха  помимо  основных  горелок  (двухступенчатое  сжигание);

q4  —  потери  тепла  от  механической  неполноты  горения,  %.

Полученные  результаты  представлены  графически  (рисунки  5,  6,  7,  8). 

 

Рисунок  5.  Выбросы  твёрдых  частиц  летучей  золы  и  недогоревшего  топлива  (кг/год)

 

Рисунок  6.  Выбросы  оксидов  серы  в  пересчёте  на  SO2(кг/год)

 

Рисунок  7.  Выбросы  моноксида  угле­рода  (кг/год)

 

Рисунок  8.Выбросы  оксидов  азота  в  пересчёте  на  NO2(кг/год)

 

Заключение

В  результате  проведенных  исследований  был  определен  оптимальный  состав  водоугольного  топлива  и  его  расход.Полученные  результаты  показали,  что  применение  ВУТ  на  основе  угля  разреза  «Каражыра»  позволяет:

·     снизить  выбросытвёрдых  частиц  летучей  золы  и  недогоревшего  топлива  в  атмосферу  на  70  %;

·     снизить  выбросыоксидов  серы  (в  пересчёте  на  SO2)  на  27  %;

·     снизить  выбросы  монооксида  угле­рода  на  4,8  %;

·     снизить  выбросыоксидов  азота  (в  пересчёте  NO2)  на  17  %;

·     обеспечить  эффективность  сжигания  (более  99  %).

Следовательно,  при  использовании  ВУТ  повышается  экологичность  работы  оборудования.  Следует  отметить,  что  при  переходе  на  ВУТ  не  требуется  существенных  изменений  конструкции  агрегата.

 

Список  литературы:

1.Водоугольное  топливо  (ВУТ).  Перспективы  производства  и  использования  с  применением  гидродинамической  мельницы.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.pandia.ru/text/77/502/31089.php  (дата  обращения:  11.05.2014).

2.Концепция  развития  угольной  промышленности  Республики  Казахстанна  на  период  до  2020  года.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ru.government.kz/docs/_644.htm  (дата  обращения:  28.08.2013).

3.Котлы  КВ-ТС.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://em-z.ru/produkciya/kotly-kv-ts  (дата  обращения:  14.04.2014). 

4.КУРСИВ.Kz/  По  запасам  нефти  в  мире  Казахстан  на  12  месте,  BP.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.kursiv.kz/news/details/kompanii/Po-zapasam-nefti-v-mire-Kazahstan-na-12-meste---BP/  (дата  обращения:  20.08.2013).

5.Методика  определения  выбросов  загрязняющих  веществ  в  атмосферу  для  тепловых  электростанций  и  котельных.  Приложение  №  4  к  приказу  от  18.04.2008  г.  №  100-п.

6.Методика  расчета  выбросов  загрязняющих  веществ  при  сжигании  водоугольного  топлива.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://eco.com.ua/content/metodika-rascheta-vybrosov-zagryaznyayushchih-veshchestv-pri-szhiganii-vodougolnogo-topliva  (дата  обращения:  10.04.2013).

7.Положение  о  государственном  учреждении  «Комитет  геологии  и  недропользования»  Министерства  индустрии  и  новых  технологий  Республики  Казахстан.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://geology.gov.kz/ru/o-komitete/polozhenie  (дата  обращения:  25.03.2014).

 

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий