Особенности исследования физических свойств сжигания композитных суспензионных горючих. Предназначение и разработка теплогенерирующей установки. Оценка затрат, связанных с использованием композитных суспензионных горючих в зависимости от содержания угля.
Аннотация к работе
Дальнейший рост производства топлива и энергии и совершенствование топливно-энергетического баланса позволяют существенно повысить уровень электрификации всех отраслей народного хозяйства в условиях всемирной экономии топливно-энергетических ресурсов и обеспечения защиты окружающей среды. Одной из актуальных проблем современной энергетики является разработка высокоэффективных технологий получения и преобразования энергии топлив, которые реализуются в камерах сгорания (КС) теплогенерирующих установок. Объемы топлива, которые сжигаются в системах производства и потребления тепловой энергии в промышленных энергоустановках, настолько велики, что оправданы даже относительно небольшие значения повышения эффективности процесса сжигания. Идея сжигания композитных суспензионных горючих (КСГ), а именно горючих на основе жидких углеводородных топлив с добавками мелкодисперсного угля впервые появилась в 1879 г. [1], однако изучением особенностей их применения в топках современных энергетических и промышленных установок и в доменных печах начали серьезно заниматься лишь на протяжении нескольких последних десятилетий. Побудительным мотивом к применению КСГ являются экономические выгоды, получаемые от перевода современных промышленных теплоэнергоустановок и парогенераторов, работающих на жидком углеводородном горючем или природном газе, на сжигание КСГ. Также их использование целесообразно в связи с тем, что технология их приготовления, хранения и сжигания на всех стадиях процесса близка к технологии сжигания жидкого углеводородного горючего и не требует кардинальных изменений топливоподающей аппаратуры. Известны специально разработанные и практически апробированные новые подходы, а также базовые принципы организации рабочего процесса сжигания различных горючих с учетом набора специфических требований, связанных с требованиями по защите окружающей среды. В качестве топлив для камер сгорания теплогенерирующих установок, как правило, используются сертифицированные углеводородные горючие и/или уголь, однако в последнее время в связи с их дефицитом, рассматриваются возможности сжигания низкокачественных горючих, различных видов отходов и композиций без существенного пересмотра конструкции устройств для сжигания. Таким образом, можно сформулировать основную цель дипломной работы: исследование физических свойств КСГ и разработка теплогенерирующей установки. Такой средой, в частности, может быть вода, жидкие углеводороды - печное топливо или мазут, с добавками специальных активаторов (промоторов) горения. Анализ уже полученных предварительных оценок эффективности использования в электроэнергетике водоугольных суспензий (ВУС) также свидетельствует о необходимости продолжения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в рассматриваемой области. Горение капли КСГ есть сложный, многостадийный процесс физико-химического взаимодействия жидкой углеводородной основы КСГ и органической массы твердых частиц угля, заключенных в капле топлива, с кислородом воздуха и водяным паром [6]. Предпламенные процессы и процессы воспламенения и горения капли КСГ осложняются явлениями физико-химического воздействия воды, входящей в состав суспензии, на форму, структуру, размеры капли и химическую активность углеродной поверхности частиц угля. К достоинствам рассматриваемой технологии можно отнести: - низкую капиталоемкость, что позволяет внедрять ее при техническом перевооружении действующего оборудования; - возможность поэтапного ввода в эксплуатацию, когда на первом этапе монтируется линия по замещению мазута, на втором - основного топливного тракта и на третьем - линия по производству гранул; - наличие сырьевой базы для приготовления топлива в значительной части регионов страны. 1.1.2 Комплексная технология сжигания водомазутной эмульсии с добавками сбросных вод Понятие экологизации технологий производства состоит в проведении мероприятий, направленных на предотвращение отрицательного воздействия производственных процессов на природную и окружающую человека среду. Была предложена технология [8] для теплоэнергетики, предусматривающая защиту атмосферного воздуха и водного бассейна от выбросов различных ингредиентов (NOx , СО, сажи, многоядерных углеводородов, нефтепродуктов и других вредных веществ) основанная на сжигании мазута в виде водомазутных эмульсий (ВМЭ) с применением впрыска в камеру горения сбросных вод. Содержание воды, % 0 10 20 30 40 Коэффициент избытка воздуха Температура, К 0,7 2040 1934,5 1809,2 1659,4 1477,2 0,75 2121 2020,7 1900,4 1755,1 1577,7 0,8 2191,9 2097,7 1983 1843 1670,1 0,85 2250,4 2164,6 2057,1 1923,2 1755,8 0,9 2290,3 2217,1 2120,8 1995,5 1834,8 0,95 2303,3 2243,2 2164,2 2055,9 1906,4 1 2290 2235 2164,9 2072,8 1947,3 1,05 2258,7 2202,8 2131 2036 1906,5 1,1 2217 2158,9 2084,3 1986,8 1857 Коэффициент избытка воздуха Содержание СО, моль/кг 0,7 4,596 4,411 4,175 3,856 3,396 0,75 3,715 3,579 3,409 3,181 2,853 0,8 2,884 2,784 2,663 2,506 2,284 0,85 2,121 2,037 1,949 1,844 1,701 0,9 1,459 1,364 1,282 1,206 1,120 0,9