Спалювання відходів вуглезбагачення у циркулюючому киплячому шарі

Во втором разделе описаны: экспериментальные установки для исследования кинетики взаимодействия коксов углей с кислородом воздуха, определения пористой структуры угольного вещества, исследования аэродинамических характеристик угольных частиц, экспериментально-технологических установок по сжиганию топлив в циркулирующем кипящем слое. Приведены методики и порядок проведения экспериментов, расчет материального баланса при опытном сжигании твердого топлива в ЦКС. Рассмотрены стандартные методы исследования и оценка погрешностей результатов измерений. В конце раздела приведены краткие выводы.

В третьем разделе представлены результаты по исследованию физико-химических характеристик высокозольных углей и шламовых агломератов. Установлено, что в процессе сушки шламов с зольностью свыше 45% происходит агломерация индивидуальных частиц за счет наличия глинистых включений, при этом происходит изменение гранулометрического состава в сторону укрупнения частиц. Обнаружено, что чем выше зольность шлама, тем сильнее выражен эффект агломерации. При проведении сопоставительных исследований по определению удельной поверхности и объема пор высокозольных углей и шламов показано, что удельная поверхность у агломерированных шламовых частиц на 18-43%, а объем пор на 27-60% выше, чем у частиц углей тех же марок. Установлено, что скорости уноса агломерированных шламовых частиц на 15-25% ниже скоростей уноса частиц угля, имеющих один и тот же характерный размер. Причем, чем больше характерный размер частиц, тем больше разница в линейных размерах между частицами угля и частицами его шлама при одинаковой скорости уноса. Это свидетельствует о меньшей кажущейся плотности шламовых агломератов по сравнению с частицами угля тех же марок. Проведение кинетических экспериментов с целью сопоставительного анализа кинетических характеристик шламовых агломератов энергетических углей с частицами углей тех же марок показал аналогичность кривых выгорания с наличием квазистационарного участка. Обнаружено, что удельные скорости выгорания у шламов в 1,75-2,5 раза выше, чем у углей соответствующих марок. Результаты расчетов энергии активации для шламовых агломератов и углей показали, что шламовые агломераты и уголь той же марки имеют практически одинаковое значение энергии активации и отличаются предэкспоненциальным множителем, более высоким для более пористых шламовых агломератов. В конце раздела приведены краткие выводы.

В четвертом разделе представлены результаты по топливоподготовке сухих отходов и шламов различных марок энергетических углей для их сжигания в ЦКС. Приведены результаты по опытному сжиганию подготовленных сухих отходов и шламов на опытно-технологических установках циркулирующего кипящего слоя. Получены наилучшие технологические и экономические показатели при сжигании сухих отходов и шламов в ЦКС. На основании проведенных исследований даны рекомендации по оптимальным режимам топливоподготовки и сжиганию шламов и сухих отходов. Обоснована экономическая целесообразность использования топлива из отходов углеобогащения. В конце раздела приведена информация по использованию результатов исследований и разработок автора.

Ключевые слова: отходы углеобогащения, шлам, сжигание, кинетика, циркулирующий кипящий слой, котлоагрегат, топливоподготовка.

АНОТАЦІЯ

Провалов О.Ю. Спалювання відходів вуглезбагачення у циркулюючому киплячому шарі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06. - технічна теплофізика та промислова теплоенергетика - Національний університет харчових технологій, Київ, 2008 р.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню фізико-хімічних та кінетичних властивостей відходів вуглезбагачення, розробці технологій паливопідготовки, визначенню основних закономірностей термічної переробки палив з відходів вуглезбагачення з метою використання їх в якості палива для ЦКШ-котлоагрегатів.

Були створені або модифіковані установки для дослідження спалювання та термічної переробки відходів вуглезбагачення у ЦКШ, дослідження аеродинамічних властивостей палива зі шламів та його пористої структури. Розроблено методику експериментального дослідження процесу спалювання відходів вуглезбагачення у ЦКШ. Проведено серію експериментів по спалюванню відходів вуглезбагачення на лабораторних та дослідно-експериментальних установках на основі яких визначено режими спалювання шламів та сухих відходів в ЦКШ при яких забезпечується ступінь конверсії вуглецю більше 90%, ступінь зв'язування сірки більше 95% при викидах NO_x та SO₂ менше 200-250 мг/нм³. Розроблено рекомендації по використанню відходів вуглезбагачення у якості палива для ТЕС з ЦКШ-котлоагрегатами. Обґрунтовано економічну доцільність використання відходів вуглезбагачення для спалювання у ЦКШ.

Ключові слова: відходи вуглезбагачення, шлам, спалювання, кінетика, циркулюючий киплячий шар, котлоагрегат, паливопідготовка.

ABSTRACT

Provalov A.Yu. Circulating fluidized bed combustion of coal waste. - Manuscript.

Thesis for candidate's degree; specialization 05.14.06 - Technical thermo-physics and industrial heat power. - National university of food technologies, Kiev, 2008.

Dissertation is devoted to study of coal waste physical, chemical and kinetic properties, developing methods of its fuel preparation, determination of main features of coal waste fuels thermal processing, with the aim to use coal waste as fuel for CFB-boilers.

Research units were developed or modified for study of coal waste thermal processing in CFB, determination of aerodynamic properties and pore structure of fuel from schlamm waste. Method was worked out of experimental study of coal waste CFB-combustion. The number of tests was carried out of coal waste combustion at laboratory and larger scale plants. Basing on their results, CFB combustion conditions were determined which provide more than 90% carbon conversion, more than 95% sulfur capturing, with NO_x and SO₂ emissions less than 200-250 mg/nm³. Recommendations were worked out for coal waste using as fuel for CFB-boilers at power plants. Economical expedience was proved of coal waste CFB combustion.

Key words: coal waste, schlamm, combustion, kinetics, circulating fluidized bed, boiler, fuel preparation.

Размещено на Allbest.ru