Научная статья на тему 'Определение параметров электрического режима установок электрошлаковой газификации'

Определение параметров электрического режима установок электрошлаковой газификации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
301
93
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ / ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО / ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ / ELECTROTHERMAL GASIFICATION / SOLID FUEL / ELECTRIC MODES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Афанасьев Владимир Васильевич, Ковалев Владимир Геннадьевич, Тарасов Владимир Александрович

Исследованы процессы газификации каменного угля в одноэлектродной печи постоянного тока. По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований определены основные параметры электрического режима установок электрошлаковой газификации твердого топлива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Афанасьев Владимир Васильевич, Ковалев Владимир Геннадьевич, Тарасов Владимир Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETERMINATION OF THE ELECTRICAL MODE PARAMETERS PLANTS ELEKTROSHLAG GASIFICATION

The processes of coal gasification in a single electrode DC furnace. According to the results of mathematical modeling and experimental studies, main parameters of the electric setup electroslag gasification of solid fuels are identified.

Текст научной работы на тему «Определение параметров электрического режима установок электрошлаковой газификации»

AFANASYEV ALEXANDER ALEXANDROVICH - doctor of technical sciences, professor, head of Management and Computer Science in Technical Systems Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

ЕФИМОВ ВЯЧЕСЛАВ ВАЛЕРЬЕВИЧ - кандидат технических наук, электромеханик службы связи филиала ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород», Чебоксарское ЛПУМГ, Россия, Чебоксары (vwye@mail.ru).

EFIMOV VYACHESLAV VALERYEVICH - candidate of technical sciences, electromechanic of a communication service of branch of «Gazprom transgas Nizhni Novgorod» Ltd., Cheboksary LPUMG, Russia, Cheboksary.

ИВАНОВ АЛЕКСАНДР МИХАИЛОВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры управления и информатики в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (nika0052@mail.ru).

IVANOV ALEXANDER MIkHaYlOVICH - candidate of technical sciences, associate professor of Management and Computer Science in Technical Systems Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

ТУЙГАЧЕВА ИРИНА ВИТАЛЬЕВНА - инженер, ООО НПП «ЭКРА»; магистрант, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (irinarte1107@mail.ru).

TUYGACHeVa IRINA VITALYEVNA - engineer, EKRA Ltd.; master’s program student, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

ЧЕРВЯКОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ - магистр, заведующий сектором аппаратной разработки, ООО НПП «ЭКРА», Россия, Чебоксары (salinger@list.ru).

CHERVYAKOV ALEXANDER MIKHAYLOVICH - master, section head in hardware design, EKRA Ltd., Russia, Cheboksary.

ЧИХНЯЕВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры систем автоматического управления электроприводами, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (chih4242@mail.ru).

CHIKHNYAEV VIKTOR ALEXANDROVICH - candidate of technical sciences, associate professor of Automatic-Control Systems Electric Drives Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

УДК 621.365, 534.22

В.В. АФАНАСЬЕВ, В.Г. КОВАЛЕВ, В.А. ТАРАСОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ГАЗИФИКАЦИИ

Ключевые слова: электротермическая газификация, твердое топливо, электрические режимы.

Исследованы процессы газификации каменного угля в одноэлектродной печи постоянного тока. По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований определены основные параметры электрического режима установок электрошлаковой газификации твердого топлива.

V.V. AFANASYEV, V.G. KOVALEV, V.A. TARASOV DETERMINATION OF THE ELECTRICAL MODE PARAMETERS PLANTS ELEKTROSHLAG GASIFICATION

Key words: electrothermal gasification, solid fuel, electric modes.

The processes of coal gasification in a single electrode DC furnace. According to the results of mathematical modeling and experimental studies, main parameters of the electric setup electroslag gasification of solid fuels are identified.

Электрошлаковая газификация является прогрессивной универсальной технологией, которая позволяет осуществлять энергоэффективную безотходную переработку любого вида твердого топлива [1, 12]. Основой установки электрошлаковой газификации твердого топлива является электродная печь смешанного нагрева, в рабочем простран-

стве которой преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую энергию происходит при растекании тока по жидким и твердым материалам ванн и в электрических дугах. Аналогичные явления протекают в ваннах рудовосстановительных печей для производства ферросплавов и продуктов химической электротермии, в которых происходит восстановление оксидов элементов руды углеродистым восстановителем с выделением оксида углерода. В состав шихты наряду с восстановителем входит значительное количество руды [4, 13]. В отличие от рудовосстановительных печей процессы газификации твердого топлива в электродных печах протекают при подаче в рабочее пространство газифицирующих агентов (кислорода, водяного пара), шихта состоит преимущественно из твердого топлива. Для выбора рациональных конструктивных решений и основных параметров установок электрошлаковой газификации необходимы методики определения характеристик их электрических режимов. Существуют различные методы определения основных параметров рудовосстановительных печей. Для определения важнейшего параметра - напряжения электрод-подина - чаще всего применяется методика, основанная на теории подобия [4, 13]. При этом используются данные по режимам работы действующих электропечей с аналогичным технологическим процессом, имеющих высокие технико-экономические показатели.

Напряжение между электродом и подиной (полезное фазное напряжение) исходя из теории подобия определяется по формуле

^пол.ф = С • (Рэ )П , (1)

где Рэ - активная мощность на один электрод; С - электротехнологический параметр, зависящий от вида технологического процесса и определяющий взаимосвязь между основными электрическими и геометрическими параметрами печи [4, 13]. Параметр С и показатель степени п зависят от характера протекающих в рабочем пространстве печи процессов. Для установок, в которых основное выделение тепловой энергии происходит за счет растекания электрического тока по твердым и жидким материалам ванн по данным [4, 13], показатель степени п равен 1/3.

Ток электрода:

/э= рэ /ипол.ф. (2)

Диаметр электрода ё определяется по значениям тока 1э и средней допустимой плотности тока в электроде 5эл:

5эл -п

Активное фазное сопротивление ванны:

Р = ипол.ф /1э.

Технологический параметр С для рудовосстановительных печей находится путем статической обработки данных по действующим печам. Технологический параметр С может быть также определен по параметрам, характеризующим работу электрода и свойства шихтовых материалов [4]:

с =з|Г 2Ррз§эл -4, (3)

где ррз - среднее удельное сопротивление материалов реакционной зоны, в которой находятся рабочие концы электродов; Г - критериальное сопротивление ванны, которое определяется путем исследования электрического поля ванны. Поскольку для подобия потенциальных электрических полей в слабопроводящей среде ванн электродных печей достаточным является условие геометрического подобия, активное фазное сопротивление ванны печи любых размеров можно определять через критериальное сопротивление ванны Г, которое является обобщенной характеристикой электрического поля [5, 7-9, 11].

Г =

ррз

Критериальное сопротивление ванны Г определяется только соотношением геометрических параметров рабочей зоны ванны печи, положением рабочих концов электродов в рабочей зоне, формой рабочих концов электродов и граничными условиями и не зависит от размеров печи и удельного сопротивления материалов рабочей зоны [5, 7-

9, 11]. Обработкой результатов исследования электрических полей ванн электродных установок получены обобщенные зависимости критериального сопротивления ванн электродных печей [5, 7-9, 11]. Необгоревшие концы электродов близки по форме к цилиндрам со слегка скругленными торцами, обгоревшие рабочие концы графитиро-ванных и самообжигающихся электродов близки по форме к полуэллипсоидам вращения. Для установок, у которых рабочие концы электродов близки по форме к цилиндрам, критериальное сопротивление может быть определено по выражениям [5]:

Г = А

V Н р - Кшл у

н р - К

А = 0,129ехр^-°268|; В = 1,147 + 0,502ехр^0268); С = 0,307ехр(^'—2,4

где Нэ - заглубление рабочего конца электрода в реакционную зону (рис. 1); Нр -

У

высота рабочей зоны; Ншл - высота шлаковой зоны; р = —- отношение удельных

У р

проводимостей шлаковой и реакционных зон.

(1 - реакционная зона; 2 - зона шлака)

Из приведенных на рис. 2 расчетных зависимостей критериального сопротивления от заглубления при различной форме рабочих концов электродов видно, что при увеличении заглубления рабочих концов электродов в рабочую зону критериальное сопротивление существенно снижается, сопротивление ванн с формой концов электродов, близкой к полуэллипсоиду, выше, чем при форме электродов близкой к цилиндру.

Расчет электрического поля позволяет определить такую характеристику электротехнологическо-го режима, как средняя удельная мощность рабочей зоны р0, рав-

Г, о.е. 0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

чЛ ч

ч> .. ч. ’ ч ч. X 1

X. ч, N ч

3 4

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Иэ/Нр, о .е.

Рис. 2. Зависимость критериального сопротивления от заглубления электрода при форме рабочего конца, близкой к полуэллипсоиду (кривые 1 и 2), и форме, близкой к цилиндру (кривые 3 и 4).

Для кривых 1 и 3 отношение высоты рабочей зоны к диаметру электрода 1,0, для кривых 2 и 4 - 2,0

с

К

шл

ная отношению активной мощности Ррз, выделяющейся в рабочей зоне, к объему зоны Ур3:

Ррз

Р0 = —,

рз

где Урз= НрзБрз; Брз - площадь рабочей зоны; Нрз - высота рабочей зоны.

Использование технологического параметра С, определенного на «образцовых» печах, возможно лишь при значениях плотности тока в электродах проектируемой печи и удельного сопротивления шихтовых материалов примерно равных этим значениям для «образцовых» печей. Для вновь создаваемых установок и новых технологических процессов параметр С можно определять физическим и математическим моделированием.

Для исследования процессов газификации твердого топлива с применением различных режимов электронагрева и определения электротехнологических параметров установок электрошлаковой газификации проведена серия экспериментальных исследований газификации измельченного каменного угля в одноэлектродной печи постоянного тока. Верхний подвижный электрод печи выполнен в виде стальной трубы диаметром 25 мм с графитовым наконечником прямоугольного поперечного сечения. Такой полый электрод позволяет отбирать газ из подэлектродной области и подавать в ванну газифицирующие агенты. Для образования расплавленного шлака в рабочее пространство электрошлакового газификатора добавляли применяемый при электрошла-ковом переплаве флюс АНФ-6, содержащий 70% СаР2 и 30% А1203. Температура плавления этого флюса 1260°С, удельная проводимость 1,2-3,2 Ом-1-см-1. В качестве газифицирующего агента использовался воздух, который нагнетался компрессором.

Установка работала в режимах дугового нагрева, резистивного нагрева измельченного углеродистого материала без шлака, резистивного нагрева измельченного углеродистого материала с добавлением измельченного флюса, когда при расплавлении флюса в реакционной зоне образовывалась смесь расплавленного шлака и измельченного угля, а также в режиме шлакового нагрева.

Удельная проводимость углеродистых материалов очень сильно зависит от температуры. В начале нагрева холодного материала, когда удельная проводимость измельченного угля была незначительной, горела электрическая дуга, которая вызывала интенсивный разогрев углеродистого материала. При увеличении температуры удельная проводимость угля возрастала, электрическая дуга шунтировалась и погасала, установка переходила в режим резистивного нагрева. При резистивном нагреве измельченного углеродистого материала без шлака электрический режим характеризовался существенными колебаниями тока и напряжения на ванне, по мере расплавления флюса в реакционной зоне образовывалась смесь расплавленного шлака и измельченного угля, электрический режим стабилизировался, активное сопротивление ванны снижалось. В этом режиме под слоем углеродистого материала образовывался слой расплавленного шлака, по которому происходило растекание тока, вызывающее нагрев шлака до высокой температуры, которая превышает температуру расплавления стали, о чем свидетельствуют оплавление стального конца электрода.

Образование сплошного слоя шлака вызывало уменьшение активного сопротивления при нахождении рабочего конца электрода в рабочей зоне в объеме нагреваемого материала, при большой высоте слоя шлака и выходе электрода из этого слоя загоралась электрическая дуга и, как видно из таблицы, значительно возрастало активное сопротивление ванны.

При исследовании процесса полукоксования время нагрева каменного угля массой 800 г от 20°С до 600°С составило 19 мин, при достижении температуры 350°С начиналось интенсивное выделение газа, при температуре 600°С выделяющийся газ загорался на верхнем конце полого электрода. Активное сопротивление ванны по мере нагрева снижалось вследствие увеличения удельной проводимости угля по мере

нагрева и полукоксования. При исследовании процесса газификации полукокса через 20 мин начиналось интенсивное выделение синтез-газа, который воспламенялся при выходе из слоя углеродистого материала и на верхнем конце полого электрода.

Электротехнологические параметры различных режимов электронагрева в одноэлектродной печи постоянного тока

Активное сопротивление ванны Я, Ом Ток электрода I, А Полезное напряжение и, В Мощность ванны Рэ, Вт Параметр С, В/Вт0333 Средняя удельная объемная мощность, Вт/см3 Режим электро- нагрева

0,75 60 30 2700 3,24 2,7 дуговой

0,643 70 45 3150 3,078 3,15 дуговой

0,444 90 40 3600 2,617 3,6 резистивный без шлака

0,375 80 30 2400 2,247 2,4 резистивный без шлака

0,167 120 20 2400 1,498 2,4 резистивный с шлаком

0,125 120 15 1800 1,236 1,8 резистивный с шлаком

0,083 120 10 1200 0,943 1,2 шлаковый

0,067 150 10 1500 0,876 1,5 шлаковый

Технологический параметр С определялся по измеренным току и напряжению на ванне

С - £21 11/3'

Усредненное удельное сопротивление материала реакционной зоны при шлаковом режиме нагрева составляет 0,7-1,0 Ом-см, при резистивном нагреве с небольшим количеством шлака 1,2-1,6 Ом-см.

Из приведенных в таблице определенных на физической модели электротехно-логических параметров процессов нагрева, полукоксования и газификации каменного угля при различных режимах электронагрева видно, что при возрастании активного сопротивления Я параметр С увеличивается. Обработкой результатов экспериментов получено уравнение регрессии

С = 3,94Я0,5589.

Расчеты электрического поля ванн электродных печей показали, что значения удельных объемных мощностей в приэлектродных областях более чем в 10 раз превышают средние удельные мощности [9]. Это позволяет получить в приэлектродных областях температуры, достаточные для полной газификации любых видов твердого топлива, а также для протекания процессов восстановления оксидов минеральной части топлива углеродом. Достигнутые на физической модели удельные объемные мощности приэлектродных областей 15-24 Вт/см3 в несколько раз превышают значения удельных объемных мощностей ванн промышленных рудовосстановительных печей для производства углевосстановительными процессами ферросплавов, карбида кальция и фосфора [4, 9, 13]. Эксперименты показали, что при полукоксовании и газификации наиболее рациональным является резистивный нагрев смеси расплавленного шлака и измельченного углеродистого материала, при наличии шлака все параметры электрического режима стабилизируются, исчезают контактно-дуговые разряды на поверхности находящегося в углеродистом материале рабочего конца электрода и между кусками углеродистого материала.

Суммарный коэффициент теплопроводности в слое твердых частиц углеродистого материала, учитывающий теплопроводность частиц и излучение между частицами, при температуре 1200 К составляет, по данным [6], 0,43 Вт/(м-К), коэффициент молекуляр-

ной теплопроводности расплавленных металлургических шлаков при такой же температуре составляет, по данным [3, 10], 1,5-3,5 Вт/(м-К). Ввиду высокой теплопроводности расплавленного шлака коэффициент теплопроводности смеси расплавленного шлака и измельченного угля выше, чем насыпного материала. При наличии шлака в реакционной зоне через зернистую газожидкостную систему движутся газифицирующие агенты и продукты газификации. Вследствие барботажа интенсивность переноса тепла возрастает, эффективная теплопроводность в газожидкостной системе, по данным [3], составляет 50-180 Вт/(м-К). Таким образом, при наличии расплавленного шлака уменьшается неравномерность распределения температуры по рабочей зоне, что увеличивает объем области, в которой протекают эндотермические процессы.

Результаты математического [1, 2] и физического моделирования процессов электротермической газификации позволяют определять основные параметры и режимы работы установок электрошлаковой газификации.

При заданной тепловой мощности сгорания синтез-газа N секундный расход газифицируемого твердого топлива

о=^, брЧ

где <2гр - рабочая низшая теплота сгорания генераторного газа; уг - удельный выход газа, которые зависят от технологии газификации [1].

По определенному из энергетического баланса удельному расходу электроэнергии ^эл и расходу твердого топлива О определяется активная мощность установки

Nw

Р = ууэл бр^-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Крупные печи для восстановительных процессов имеют несколько электродов [4, 13].

Мощность, приходящая на один электрод:

Р Л

р __ а 1эл

эа _ 5

т

где т - число электродов; лэл - электрический КПД.

Полезное фазное напряжение электрод-подина

и =СР1/3

^р эа •

Ток электрода

/=-

Р 2/3

1 эа_________

,1/3 ‘

2 ~ П

Г2Ррз§эл -Средняя удельная объемная мощность

Р =РаЛэл

Р°= у •

рз

Поскольку выделение мощности в гарнисаже и слое металла мало, при выводе критерия технологического подобия можно принять допущение, что вся активная мощность ванны выделяется в рабочей зоне:

Ра Лэл = Р° Н эа У

где Нрз - характерный линейный размер (высота рабочей зоны); у - коэффициент формы рабочей зоны.

Для круглой ванны

где Брз - диаметр рабочей зоны.

^рз

У =------

4Н2

рз

Средняя удельная объемная мощность связана с характеристиками электротех-нологического режима:

Nw л

„ _ эл 1эл

лн тт3 '

Q^Vг НрзУ

Выводы. Проведены экспериментальные исследованиая газификации измельченного каменного угля в одноэлектродной печи постоянного тока. Исследованы процессы газификации каменного угля в одноэлектродной печи постоянного тока и определены электротехнологические параметры при различных режимах электронагрева. Математическое моделирование и экспериментальные исследования дают возможность определять основные параметры электрического режима электродных установок для электротермической газификации твердых топлив, что позволяет на основе теории подобия разработать методику расчета геометрических и электрических параметров опытно-промышленных установок для электротермической газификации твердых видов топлив.

Литература

1. Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Тарасов В.А. Анализ технологий газификации твердого топлива // Вестник Чувашского университета. 2010. № 3. С. 194-205.

2. Афанасьев В.В., Тарасов В.А., Ковалев В.Г. Математическое моделирование энергетических балансов процессов газификации твердого топлива // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. науч. тр. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2010. Вып. VI. С. 46-58.

3. Богатырев А.Ф., Панченко С.В. Математические модели в теплотехнологии фосфора. М.: Изд-во МЭИ, 1996. 264 с.

4. Ершов В.А., Данцис Я.Б., Жилов Г.М. Теоретические основы химической электротермии. Л.: Химия, 1978. 184 с.

5. Жилов Г.М., Валькова З.А., Тарасов В.А., Таврин Н.Ю. Влияние электротехнологиче-ского режима на параметры печного газа фосфорной печи // Совершенствование процессов и аппаратов производства карбида кальция, фосфора и фосфорных солей: сб. ст. Л.: ЛенНИИГи-прохим., 1988. С. 93-103.

6. Канторович Б.В. Введение в теорию горения и газификации твердого топлива. М.: Ме-таллургиздат, 1961. 355 с.

7. Миронов Ю.М., Тарасов В.А. Аналитический расчет электрических полей и сопротивлений шлаковых ванн электрических печей // Известия вузов. Сер. Электромеханика. 1975. № 11. С. 1175-1189.

8. Миронов Ю.М., Тарасов В.А., Розенберг В.Л. Принципы аналитического расчета электрических полей неоднородных ванн многоэлектродных печей // Электричество. 1984. № 5. С. 64-67.

9. Миронов Ю.М., Тарасов В.А., Розенберг В.Л., Попов А.Н. Основные закономерности распределения мощности по ванне многошлаковой рудовосстановительной печи // Специальные вопросы электротермии: сб. ст. / Чуваш. гос. ун-т. Чебоксары. 1976. Вып. 6. С. 14-24.

10. Рафалович И.М. Теплопередача в расплавах, растворах и футеровке печей и аппаратов. М.: Энергия, 1977. 304 с.

11. Таврин Н.Ю., Тарасов В.А., Жилов Г.М., Валькова З.А. Влияние формы рабочих концов электродов на распределение мощности в круглых рудовосстановительных печах // Исследование электротермических процессов и установок / Чуваш. гос. ун-т. Чебоксары, 1987. С. 80-85.

12. Тарасов В.А., Ковалев В.Г., Лоскутов В.И. Газификация твердых видов топлива с применением электронагрева // Вестник Чувашского университета. 2007. № 2. С. 170-178.

13. Электротермические процессы химической технологии / под ред. В.А. Ершова. Л.: Химия, 1984. 464 с.

АФАНАСЬЕВ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ - доктор технических наук, профессор, проректор по научно-инновационной работе, заведующий кафедрой теплоэнергетических установок, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (afanasiyev-chuvsu@rambler. ru).

AFANASYEV VLADIMIR VASILYEVICH - doctor of technical sciences, professor, vicerector for research and innovation work, head of Heat Power Plants Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

КОВАЛЕВ ВЛАДИМИР ГЕННАДЬЕВИЧ - кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (kvg-ic@mail.ru).

KOVALEV VLADIMIR GENNADYEVICH - candidate of technical sciences, professor, head of Industrial Enterprises Electric Power Supply Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

ТАРАСОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетических установок, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (Vladimir_tarasov@inbox.ru).

TARASOV VLADIMIR ALEXANDROVICH - candidate of technical sciences, associate professor of Power Plants Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

УДК 621.365, 534.22

В.В. АФАНАСЬЕВ, В.Г. КОВАЛЕВ, В.А. ТАРАСОВ, С.Н. АЛЕКСЕЕВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ФАКЕЛА ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ

Ключевые слова: пытеугольные котлы, стабилизация горения факела, газификация, синтез-газ.

Рассмотрены возможности использования полученного электротермической газификацией синтез-газа для безмазутной подсветки факела пътеугольных котлов, которая позволяет улучшить экономические и экологические характеристики котлоагрегатов.

V.V. AFANASYEV, V.G. KOVALEV, V.A. TARASOV, S.N. ALEKSEEV INVESTIGATION OF THE POSSIBILITIES OF USING SYNTHESIS GAS TO STABILIZE THE FLAME BURNING COAL-FIRED BOILERS

Key words: coal-fired boilers, combustion flame stabilization, gasification, synthesis gas.

The possibilities of using the resulting electrothermal gasification synthesis gas for lighting the torch Plasma-fuel coal-fired boilers, which can improve the economic and environmental performance of boilers are considered.

В мировой и отечественной теплоэнергетике при растопке пылеугольных котлов и для стабилизации горения (подсветки) пылеугольного факела используют природный газ или топочный мазут. Подсветка пылеугольного факела необходима при использовании каменных углей с выходом летучих менее 20% [2, 4, 6]. Применение для подсветки природного газа обладает рядом неоспоримых преимуществ экономического и экологического характера. В местах, где отсутствует подвод природного газа, при растопке пылеугольных котлов и для стабилизации горения пылеугольного факела используют топочный мазут.

Совместное сжигание угля и обладающего более высокой реакционной способностью мазута ухудшает эколого-экономические показатели котлов: повышается механический недожог топлива и на 2-5% снижается КПД-брутто, возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей, на 30-40% увеличивается выход оксидов азота и серы (за счет более высокого содержания серы в мазуте).

Мазут является дорогим топливом. В настоящее время его стоимость превышает стоимость угля более чем в два раза и приблизилась к соотношению мировых цен мазут/уголь. Кроме того, в связи с переходом на технологии более глубокой переработки нефти с высокой долей выхода светлых нефтепродуктов мазут станет дефицитным топливом, что уже наблюдается.

Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей: реконструкция горелочных устройств, раздельное и смешанное сжигание угля и под-светочного топлива - мазута, подогрев воздуха и пылевоздушной смеси, утонение помола, кардинально не решают проблему сокращения расхода жидкого топлива, особенно на стадии растопки котлоагрегата [2, 4, 6].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.