УДК 662.76
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ ДЛЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ ПОТОЧНОГО ТИПА
Валиуллин Б.Р., Мингалеева Г.Р.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
mingaleeva-gr(amail.ru
Резюме: ЦЕЛЬ. Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью диверсификации топливно-энергетического баланса России и использования угля в качестве сырья для получения генераторного газа. Целью данной работы является обоснование выбора системы пылеприготовления для поточной газификации угля и определение режимных параметров, влияющих на работу поточного газогенератора. МЕТОДЫ. Обоснован выбор системы пылеприготовления замкнутого типа с промежуточным бункером пыли и шаровыми барабанными мельницами. С использованием нормативной методики проведен ее расчет при изменении параметров сушки и измельчения с определением составляющих теплового баланса для углей наиболее перспективных месторождений России Соколовского угля марки ДГ и Прша-Бородинского бурого угля. РЕЗУТАТЫ. Получены зависимости расхода топлива и удельных затрат на измельчение от дисперсного состава угольной пыли. Определена температура и расход сушильного агента для каждого значения показателя крупности измельчения R^. При увеличении диаметра частиц, который определяется параметром R90, наблюдается снижение удельных затрат энергии на размол примерно в 2 раза, как для Соколовского каменного угля, так и для бурого Прша-Бородинского. При этом расход сушильного агента для сушки и измельчения Соколовского угля соответствует номинальному во всем диапазоне изменения параметров, а для Прша-Бородинского при более низких значениях влажности готовой пыли превышает номинальное значения в 1,5-2 раза. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При расчете системы пылеприготовления угля для поточного газогенератора могут быть получены исходные данные для моделирования процесса газификации, такие как дисперсный состав и влажность пыли в достаточно широком диапазоне изменения данных параметров, влияющих на состав получаемого генераторного газа. Также получены значения удельных расходов энергии на размол, которые учитываются при определении затрат на собственные нужды газификационной установки.
Ключевые слова: пылеприготовление; поточный газогенератор; дисперсный состав; влажность пыли; измельчение угля.
Для цитирования: Валиуллин Б.Р., Мингалеева Г.Р. Режимные параметры системы пылеприготовления для газогенераторов поточного типа // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 1(57). С. 48-57.
OPERATING PARAMETERS OF THE DUST PREPARATION SYSTEM FOR FLOW-TYPE GAS GENERATORS
BR. Valiullin, GR. Mingaleeva
2Kazan State Power Engineering University», Kazan, Russia
mingaleeva-gr(cimail.ru
Abstract: RELEVANCE of this study is due to the need to diversify the fuel and energy balance of Russia and use coal as a raw material for generating gas. THE PURPOSE of this work is to justify the selection of a dust production system for in-line coal gasification and to determine the operating parameters affecting the operation of the in-line gas generator. METHODS. The choice of a closed-type dust preparation system with an intermediate dust hopper and ball drum mills is justified. Using the regulatory procedure, it was calculated when changing the drying and grinding parameters with the determination of the heat balance components for the coals of the most promising deposits of Russia, Sokolovskv coal of the DG brand and Irsha-Borodino brown coal. RESULTS. Dependence of fuel consumption and specific costs of grinding on dispersed composition of coal dust is obtained. Temperature and flow rate of drying agent for each value of R90 grinding size index are determined. With an increase in particle diameter, which is determined by the R90 parameter, there is a decrease in specific energy costs for grinding by
48
about 2 times, both for Sokolovsky coal and for brown Irsh-Boroclinsky. Consumption of drying agent for drying and grinding Sokolovsky coal corresponds to nominal value in the whole range of parameters change, and for Irsh-Borodinsky at lower values of moisture content of finished dust exceeds nominal value by 1.5-2 times. CONCLUSION. In calculating the coal dusting system for the in-line gas generator, initial data can be obtained for simulating the gasification process, such as dispersion composition and dust humidity over a sufficiently wide range of changes in these parameters affecting the composition of the resulting generator gas. The values of specific energy consumption for grinding were also obtained, which are taken into account when determining the costs for own needs of the gasification plant.
Keywords: dust preparation; in-line gas generator; dispersion composition; dust humidity; coal grinding.
For citation: Valiullin BR, Mingaleeva GR. Operating parameters of the dust preparation system for flow-type gas generators. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 1(57): 48-57.
Введение и литературный o63op(Introduction and Literature Review)
В условиях резких колебаний цен на нефть и газ и ограниченных возможностей возобновляемых источников энергии твердое топливо, в частности угли различных марок, остается доступным и достаточно дешевым топливом для многих стран. Для России еще в недавнем прошлом уголь являлся широко используемым ресурсом, на основе которого вырабатывалась значительная часть тепловой и электрической энергии путем его прямого сжигания в котлах пылеугольных электростанций. Однако в связи с развитием парогазовых технологий актуальным является интегрирование в их структуру установок переработки твердого топлива для получения газа, пригодного для сжигания в камерах сгорания газотурбинных установок. Наиболее перспективными в этом контексте являются процессы газификации угля [1] и других видов топлив, в том числе и низкокачественных (торф, биомасса и др.).
Существуют различные способы газификации, каждый имеет предпочтительную область применения, определенные достоинства и недостатки [2, 3]. Наиболее перспективными на сегодняшний день являются технологии поточной газификации [4], которые особенно активно развиваются в Китае и других странах Азии. Одной из наиболее перспективных областей применения газификационных установок является производство водорода [5, 6] при комплексной переработке углеводородного сырья.
Конструкции поточных газогенераторов весьма разнообразны и отличаются по способу подачи компонентов, вариантам подвода теплоты к реагирующей смеси, отведения и охлаждения полученного газа [7-11].
Однако крайне редко встречаются работы, в которых бы рассматривались системы подготовки топлива для подачи в газогенератор. Например, системы подготовки твердого топлива для процесса газификации рассматривались в работах [12, 13], где определялись основные факторы, влияющие на процесс переработки углей, такие как дисперсный состав получаемой пыли и влажность.
Очевидно, что могут быть отличия данных систем от тех, которые используются для сушки и пылеприготовления для котельных установок. Например, влажность пыли для поточного газогенератора может быть выше, поскольку влага топлива способствует образованию водорода в генераторном газе, что является благоприятным фактором. Кроме того, затраты энергии на измельчение угля также играют значительную роль в общих затратах на собственные нужды газификационной установки, которые необходимо минимизировать.
Поэтому целью настоящей работы является определение режимных параметров работы систем пылеприготовления угля, влияющих на работу поточного газогенератора, таких как дисперсный состав и влажность угольной пыли. Рассмотренная система пылеприготовления является составной частью газификационной установки, и параметры ее работы влияют на общую эффективность процесса получения генераторного газа определенного состава. Научная значимость полученных результатов связана с формированием последовательности расчета и выбора режимных параметров системы пылеприготовления угля для поточного газогенератора. Полученные значения затрат энергии на измельчение и расходов угля и сушильного агента обладают практической значимостью для последующего проектирования газификационной установки.
Материалы и Memodbi(Materials and methods)
Параметры угольной пыли, подаваемой в газогенератор, в основном соответствуют требованиям, предъявляемым к дисперсному составу и влажности угольной пыли, сжигаемой в котельных установках. Для определения крупности пыли используют сита с размерами отверстий 90, 200 и 1000 мкм и показатели в виде остатка на сите соответствующего размера 11ц, и R2оо в процентах от общего количества пыли. Выбор данных значений зависит от вида угля и типа углеразмольной мельницы.
Для проведения расчетов выбраны угли наиболее перспективных месторождений РФ - Соколовского и Ирша-Бородинского, состав которых приведен в таблице 1 [14]. Данные угли существенно отличаются по своим характеристикам, таким как влажность и размолоспособность, что оказывает влияние на режимные параметры системы пылеприготовления.
Таблица 1 Table 1
Состав и свойства углей различных марок [14]
Composition and properties of coal grades [14]
Угли Содержание элементов в горючей массе угля,% Зольность Ар, % Влажность, Выход лету чих, Vе, % Коэффициент размо-лоспо-собно-сти, Кло
Сг Нг Ог Nr Sr
Соколовский ДГ 80,9 5,8 9,7 1,5 0,3 15,9 10 42,9 1,15
Ирша-Бородинский Б 72 5 20,8 1,3 0,9 10,2 32 49 1Д
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Из всего многообразия систем подготовки твердого топлива, представленных в работе [15] для газификационных установок подходят далеко не все. В качестве сушильного агента в таких системах целесообразно использовать только воздух, поэтому системы с сушкой продуктами сгорания исключаются из рассмотрения, поскольку продукты сгорания в газогенераторах отсутствуют, а получаемый генераторный газ является целевым продуктом.
Система пылеприготовления должна быть замкнутой с промежуточным бункером готовой пыли. Воздух, поступающий в качестве транспортирующего агента в газогенератор, является также окислителем.
Для исследования выбрана система, оборудованная шаровой барабанной мельницей (ШБМ), поскольку она применяется практически для всех типов углей и в настоящее времы производится Сызранским заводом тяжелого машиностроения. Основные характеристики мельницы представлены в таблице 2. Мельница является наименьшей по производительности среди мельниц данного типа и может использоваться в газификационных и энергетических установках малой мощности.
Таблица 2 Table 2
Основные характеристики шаровой барабанной мельницы ШБМ 220/330 [15] _Main characteristics of ball drum mill WBM 220/330 [15]_
Показатель Значение
Номинальная производительность, т/ч 6
Частота вращения (номинальная), мин"1 21,8
Максимальная температура сушильного агента,0С 450
Остаток на сите с размером ячейки 0,09 мм (Ядо), % 6-10
Внутренняя длина барабана, мм 3300
Внутренний диаметр барабана, мм 2200
Мощность, потребляемая электродвигателем, кВт, не более 150
Масса шаров, загружаемых в мельницу, т, не более 14
Расход сушильного агента за мельницей, тыс.м3/ч 16,4
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Номинальная производительность мельницы определяется для условного угля с коэффициентом размолоспособности, равном 1. При измельчении углей с иными значениями данного коэффициента производительность мельницы будет изменяться. В ходе расчета необходимо определить расход угля и затраты энергии на размол при различном заданном дисперсном составе угольной пыли и ее влажности. Повлиять на
выходные параметры можно путем изменения расхода и температуры подаваемого сушильного агента (воздуха).
При расчете использовались следующие основные зависимости для определения эффективности и расхода топлива в шаровых барабанных мельницах [16].
Расход топлива в шаровой барабанной мельнице (ШБМ) при условии, что после нее установлен центробежный сепаратором, определялся по формуле, т/ч:
В = Кс-Пв-ПТ-(1)
где К =/\"Г| • /ч ^-су\тарный эксплуатационный коэффициент, в котором /С-коэффициент, учитывающий форму брони (для неизношенной волнистой брони равный 1,0); Кж~ коэффициент, учитывающий снижение производительности в эксплуатационных условиях из-за увеличения присосов, ухудшения качества топлива, износа брони и шаров и ряда других причин, обычно его принимают равным 0,9; /^-коэффициент, учитывающий влияние вентиляции барабана на производительность мельницы.
В формуле (1) используется коэффициент, который позволяет учесть влияние размолоспособности исходного угля и дисперсного состава получаемой пыли на производительность мельницы, рассчитывается следующим образом:
п _ 8 ' ,{;п ■ П,п\ '
где Кш - коэффициент размолоспособности
топлива; Л' — остаток на сите с размерами
ячеек 90 мкм.
Коэффициент /7вл1 в формуле (2), в свою очередь, учитывает влияние влажности на размолоспособность угля и определяется по зависимости:
к2-w2
и = I_с1— (3)
вл1 \К2-{Шги)2 '
где К - коэффициент, характеризующий максимальную влажность топлива:
# = 1 + 1,07-0", (4)
где И"' и И1'- гигроскопическая и рабочая влажность угля соответственно.
При помощи коэффициента 17вд можно пересчитать массу угля с влажностью (Г на влажность П^ при наличии предварительной подсушки угля:
100-Ж П =-—
61,2 100-щ '
где П] - влажность угля, поступающего в мельницу (если отсутствует предварительная подсушка угля, то }¥\= И9). Здесь средняя влажность угля рассчитывается по формуле:
ш +а-Ж"л
УУ = —1——— (6)
ср а +1
где а = 3 для бурых углей и сланцев, а = 6 для каменных углей; И7™1 - влажность пыли.
В формулу (1) также входит ф - безразмерная величина, характеризующая частоту вращения барабана мельницы, для ее определения используют соотношение:
42,3
%=Ф-^=-т=-Ф> (7)
где пб - частота вращения барабана, мин"1; пб - критическая частота вращения барабана, мин"1; D6 - внутренний диаметр барабана, м.
В (1) у|/б- степень заполнения барабана шарами. При этом:
тш
Уб=-(8)
Ри.ш ' * б
где«/,,, - масса шаров, загружаемых в мельницу, т; рм ш - насыпная плотность шаров, т/м3; V6 - внутренний объем барабана, м3.
При определении коэффициента вентиляции Пе для вентилируемых ШБМ оптимальный расход сушильного агента, м3/ч, через мельницу по условиям размола определяется в виде:
ф
Мощность, потребляемая электродвигателем из сети, кВт, рассчитывается по соотношению:
N
(Ю)
Пэя
где мощность на валу двигателя, кВт/ч, определяемая в зависимости от
конструктивных параметров мельницы; ;/,, - КПД электродвигателя. Таким образом, мощность на валу двигателя определяется по зависимости:
м 0Л22-Р1-Ьб-пб-Рнш-^9-Кбр-Кт+\,Ъ6-Рб-Ьб-пб-8б
^ в.д '
Л П
где щп ~ КПД привода; /Д-, и - внутренние диаметр и длина барабана мельницы соответственно, м.
После определения расхода топлива через мельницу при заданных параметрах угольной пыли составляется тепловой баланс пылеприготовительной установки.
Согласно исследованиям, результаты которых представлены в работе [17], на эффективность мельницы и качество процесса измельчения влияют как конструктивные параметры мельницы (скорость вращения барабана, форма брони и др.), так и режимные (степень заполнения барабана шарами, расход и температура сушильного агента, присосы воздуха).
Изменение данных параметров регулируется в рамках теплового баланса, в который входят следующие составляющие, определяемые в кДж на 1 кг сырого (исходного) топлива:
- теплота сушильного агента, поступающего в мельницу, температура и расход которого определяется исходя из условий сушки, г/са:
- теплота, которая выделяется в результате трения мелющих органов мельницы и угля, зависящая от параметров измельчения и затрат энергии на размол угля, дмех;
- теплота, поступающая с присосами воздуха и зависящая от доли присосов для систем, работающих под разрежением, дирс;
- теплота, которая затрачивается на испарение влаги топлива и зависит от влажности поступающего угля и заданной влажности готовой пыли, дИСП;
- теплота сушильного агента, покидающего пылеприготовительную установку, зависящая от температуры на выходе, (/<
- теплота, которая затрачивается на подогрев топлива от 0 °С до температуры сушильного агента на выходе из пылеприготовительной установки, г/.,:
- потери теплоты в окружающую среду, определяемые по справочным данным с учетом расхода топлива через установку, д5.
Таким образом, тепловой баланс имеет следующий вид:
<7са + Чшех + <7прс ~ <7исп ~ Я2 ~ Ят ~ <?5=0 • (12)
Составляющие теплового баланса определялись по рекомендациям [15]. Невязка теплового баланса составляла не более 5%.
Удельные затраты энергии на размол топлива определялись по зависимости:
Эр = (13)
где Л',,,,, - дополнительная мощность, затрачиваемая на собственные нужды пылеприготовительной установки (в случае применения синхронных двигателей Л'|о||=50 кВт, асинхронных двигателей Л'[0||= 15 кВт).
Результаты и обсуждение
Для определения режимных параметров системы пылеприготовления угля проведены расчеты при изменении следующих параметров:
- остаток на сите с размерами ячеек 90 мкм Я90 изменялся от 10 до 60%, то есть частицы пыли становились более крупными;
- влажность пыли для каждого угля устанавливалась в зависимости от исходной влажности.
Для Соколовского угля марки ДГ влажность получаемой угольной пыли задавалась от 5 до 10%, то есть большее значение соответствовало процессу измельчения без сушки. Гигроскопическая влажность данного угля составила (Г "=4%. Для Ирша-Бородинского бурого угля влажность пыли изменялась от 12 до 27% при [Г"= 10%.
Авторами получены зависимости режимных параметров системы пылеприготовления для Соколовского каменного угля марки ДГ (рис. 1-4) и для Ирша-Бородинского бурого угля (рис.5-8).
Зависимости расхода Соколовского каменного угля марки ДГ при различной крупности пыли и при изменении ее влажности представлены на рисунке 1.
18.00
2.00 0.00
0 10 20 30 40 50 60 70
-«-Win«» -«-6% -»-7% -8% —>—94 -<-10%
Рис.1. Зависимости расхода топлива от крупности Fig.l. Dependence of fuel consumption on dust size пыли R90 для Соколовского угля марки ДГ при R90 for Sokolovsky coal of DG brand at different различных значениях влажности готовой пыл humidity values of finished dust
*''Источник составлено aetnopoM. *'Source: compiled by the author
Наибольший расход наблюдается при наименьшей влажности пыли равной 5% и при увеличении влажности пыли расход угля через мельницу снижается. При угрублении помола расход угля увеличивается с 7,44 до 15,8 т/ч. Аналогичные зависимости наблюдаются и для других значений влажности пыли.
При этом удельный расход энергии на размол, представленный на рисунке 2, будет наименьшим при влажности пыли равной 5% и снижается с укрупнением помола, т.е. увеличением параметра Rgn.
Э_. кВт ч/т 60.00 55.00 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00
0 20 40 60 80
R*j.0 0
—•—Wira=5i. -»-60о -*-7Ч -8». -9*. -»-10«.
Рис.2. Зависимости удельного расхода электроэнергии на размол от крупности пыли Я90 для Соколовского угля марки ДГ при различных значениях влажности готовой пыли
Fig. 2. Ratio of specific electricity consumption for grinding to dust R90 for Sokolovsky coal of DG brand at different humidity values of finished dust
*'Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
При изменении влажности готовой пыли существенно изменяется удельный расход сушильного агента, приходящийся на 1 кг исходного сырого угля, и его температура. График данных зависимости для Соколовского угля марки ДГ представлен на рисунках 3 и 4.
1.00 0.00
0 10 20 30 40 50 60 70
-*-Win»5S —•—64 -*-7Ч -84 ——9S -«-104
Рис.3. Зависимости удельного расхода Fig. 3. Ratio of specific drying agent consumption to сушильного агента от крупности пыли К90ДДЯ dust R90for Sokolovsky coal brand DG at different Соколовского угля марки ДГ при различных humidity values of finished dust значениях влажности готовой пыли
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Видно, что меньшему расходу сушильного агента для ЙРГШ=5% от 1,56 до 1,97 кг/кг сырого угля соответствует более высокая температура сушильного агента от 130 до 180 °С для установленного диапазона крупности пыли. При увеличении влажности пыли расход сушильного агента повышается, а температура снижается. Для предельного случая измельчения без сушки для сушильного агента не требуется подогрев, он подается при температуре примерно 20 °С.
t 200,00 -
С 180,00 -
160,00 -
140,00 -
120,00 -
100,00 -80,00 -60.00
—*-tc.a. при Wim=5% -ш~6% —*-7% -8% -*-9% -»-10%
Рис. 4. Зависимости температуры сушильного Fig. 4. Dependence of drying agent temperature on агента от крупности пыли R90 для Соколовского dust R90 for Sokolovsky coal brand DG at different угля марки ДГ при различных значениях humidity values of finished dust влажности готовой пыли
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Аналогичный анализ проведен и для Ирша-Бородинского бурого угля, изменение расхода топлива при укрупиеиии готовой пыли и удельные затраты энергии на размол представлены на рисунках 5 и 6. Поскольку данный уголь имеет гораздо более высокую исходную влажность на рабочую массу топлива, изменение влажности пыли задавалось в более широких пределах - от 12 до 27%. Измельчение без сушки не предполагалось.
В, т/ч
20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0.00
0 10 20 30 40 50 60 70
R90' %
—♦—Wiui=12% —15% 18% —-21% -*-24% -•-27%
Рис.5. Зависимости расхода топлива от крупности Fig. 5. Dependence of fuel consumption on dust size пыли значениях R90 для Ирша-Бородинского R90 for Irsha-Borodino brown coal at different бурого угля при различных значениях влажности humidity values of finished dust готовой пыли
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Расход топлива изменялся от 8,9 до 18,89 т/ч для влажности пыли 1РТШ=12% и от 5,25 до 11,15 т/ч для ]¥Ш1=21%. При остальных значениях влажности пыли расход угля принимал промежуточные значения.
Эр, кВтч/т
R-90, %
—♦— \Л/пл=12% —■—15% —18% -21% 24% -•-11%
Рис.6. Зависимости удельного расхода Fig. 6. Ratio of specific electricity consumption for электроэнергии на размол от крупности пыли R90 grinding to dust R90 for Irsha-Borodinsky brown для Ирша-Бородинского бурого угля при coal at different humidity values различных значениях влажности
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author
Удельные затраты энергии на размол для предельных значений готовой пыли имеют следующие значения: при И/Ш1=12% Эр= 12,47-26,48 кВтч/т, а при /Г 27% ) 21.14:44.88 кВт-ч/т. т.е. при угрублении помола затраты энергии на размол существенно снижаются.
Повлиять на конечную влажность угольной пыли можно путем изменения расхода и температуры сушильного агента. Для наиболее сложных условий измельчения при наибольшей влажности готовой пыли и наиболее тонком помоле удельный расход сушильного агента составляет более 3 кг/кг сырого топлива (рис. 7) при наименьшей температуре сушильного агента от 55 до 145 °С (рис.8). При этом расход воздуха через мельничный вентилятор не изменяется и соответствует номинальному значению.
3,50 -
8с аз
кг/кг
3,00 2,50 -2.00 1,50 1,00 0.50 0.00
0
10
20
30
40
50
60 70
R90, %
—t— Wmi=12% -«-15% —*-lS% -21% —X—24% -»-27%
Рис. 7. Зависимости удельного расхода Fig.7. Ratio of specific drying agent consumption to сушильного агента от крупности пыли R90 для dust R90 for Irsha-Borodinsliy brown coal at Ирша-Бородинского бурого угля при различных different humidity values of finished dust значениях влажности готовой пыли
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author
К
q 450,00 -400,00 -350,00 -300,00 -250,00 -200,00 -150,00 -100,00 -50,00 -0,00 -
10
20
30
40
50
50
R№%
-»-27%
70
—»-Wnji=12% —a—15% —*—18% -21% -HK—24%
Рис. 8. Зависимости температуры сушильного Fig. 8. Temperature dependence of drying agent on агента от крупности пыли R90 для Ирша- dust R90 for Irsha-Borodino brown coal at different Бородинского бурого угля при различных humidity values of finished dust значениях влажности готовой пыли
*Псточннк: составлено автором. *Source: compiled by the author
Высокая температура сушильного агента 390 °С соответствует влажности готовой пыли 12, 15 и 18%. Данные условия являются весьма напряженными для системы пылеприготовления из-за необходимости удаления большого количества влаги. Расход сушильного агента при этом будет увеличиваться в 1,5-2 раза по сравнению с номинальным.
Выводы и заключение (Conclusions)
Полученные при проведении расчетов значения режимных параметров работы пылеприготовительной установки для системы поточной газификации угля показали значительные их изменения по сравнению с номинальными значениями. При увеличении диаметра частиц, который определяется параметром i?90, наблюдается снижение удельных затрат энергии на размол примерно в 2 раза, как для Соколовского каменного угля, так и для бурого Ирша-Бородинского. При этом расход сушильного агента для сушки и измельчения Соколовского угля соответствует номинальному (табл.2) во всем диапазоне изменения параметров, а для Ирша-Бородинского при более низких значениях влажности готовой пыли превышает номинальное значения в 1,5-2 раза.
Системы иылеприготовления угля и других видов твердых топлив являются неотъемлемой частью газификационной установки, предназначенной для получения синтез-газа, который может служить в качестве сырья для химической промышленности или топлива, в том числе и для газотурбинных установок. Состав получаемого газа зависит от состава исходного топлива и режимных параметров процесса газификации - температуры, давления, состава окислителя. При расчете системы пылеприготовления угля для поточного газогенератора могут быть получены исходные данные для моделирования процесса газификации, такие как дисперсный состав и влажность пыли в достаточно широком диапазоне изменения данных параметров, влияющих на состав получаемого генераторного газа. Также получены значения удельных расходов энергии на размол, которые учитываются при определении затрат на собственные нужды газификационной установки.
Литература
1. Рыжков А.Ф., Гордеев С.И., Богатова Т.Ф. Выбор схемы подготовки рабочего тела газовой турбины для ПТУ с внутрицикловой газификацией // Теплоэнергетика. 2015, №11. С.32-37.
2. Kuznetsov A.V., Abaimov N.A., Osipov P.V., Ryzhkov A.F., Butakov E.B. Air-blown conversion of micronized coal: numerical simulation and experiment // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2021. T. 57. № 1. C. 67-73.
3. Козлов A.H. Обзор современных тенденций развития технологий газификации твердых топлив // Известия РАН. Энергетика. 2021. №1. С.130-148.
4. Рыжков А.Ф. Развитие поточных газификационных технологий в Азиатско-Тихоокеанском регионе (обзор) / А.Ф. Рыжков, Т.Ф. Богатова, Цзэн Линянь, П.В. Осипов // Теплоэнергетика. 2016. №11. С.40-50.
5. Яруллин P.C., Салихов И.З., Черезов Д.С., Нурисламова А.Р. Перспективы водородных технологий в энергетике и в химической промышленности // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 2. С. 70-83.
6. Фатеев В.Н., Порембский В.И, С.А.Григорьев, Баранов И.Е., Островский С.А., Коробцев C.B., Денисенко В.П., Николаев И.И., Кириллов И.А., Демкин С.А. Разработки и исследования водородных энергетических систем в Национальном Исследовательском Центре «Курчатовский институт» // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 2. С. 128-148
7. Higman С. Gasification / C.Higman, M.Burgt. Houston (USA): Elsevier science, 2003. Vol. 391.
8. Абаимов H.A., Рыжков А.Ф. Разработка модели поточной газификации угля и отработка аэродинамических механизмов воздействия на работу газогенераторов // Теплоэнергетика. 2015. № 11.С. 3-8.
9. Upadhyay D.S. et al. Air-Steam gasification of lignite in a fixed bed gasifier: Influence of steam to lignite ratio on performance of downdraft gasifier // Energy. 2020. P. 118-187.
10. Hotz С., Haas M., Wächter S., Fleck S., Kolb T. Two-phase free jet model of an atmospheric entrained flow gasifier // Fuel. 2021. V. 304. P. 1 -12.
11. Wu X., Guo Q., Gong Y., Liu J., Luo X., Wu T., Yu G. Influence of burner geometry on atomization of coal water slurry in an entrained-flow gasifier // Chemical Engineering Science. 2022. V. 247 (2022). P. 1-13.
12. Втюрин Ю.Н., Кузнецов П.Я. Исследование и перспективы развития новых систем подготовки и подачи топлива на ТЭС // Теплоэнергетика. 1995, №7. С. 46-51.
13. Ковбасюк В.И. Об эффективности различных технологий подготовки и использования влажных топлив в энергетике // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56, №4. С. 603-608.
14. Галькеева A.A., Мингалеева Г.Р. Анализ применения углей различных марок для производства энергии и химических продуктов // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2015. №11-12. С. 69-79.
15. Назмеев Ю.Г., Мингалеева Г.Р. Системы топливоподачи и пылеприготовления ТЭС: Справочное пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2005. 480 с.
16. Летин Л.А., Роддатис К.Ф. Среднеходные и тихоходные мельницы / Под общ. ред. К.Ф. Роддатиса. М.: Энергоиздат, 1981, 360 с.
17. Иванов С.Д. Определение оптимальной производительности шаровой барабанной мельницы при размоле бурых углей / С.Д. Иванов, А.Н. Кудряшов, В.В. Ощепков // Теплоэнергетика. 2021. №2. С. 61-67.
Авторы публикации
Валиуллин Булат Рамилевич - аспирант, Казанский государственный энергетический университет.
Мингалеева Гузель Рашидовна - д.т.н., заведующий кафедрой «Энергетическое машиностроение», Казанский государственный энергетический университет.
References
1. Ryzhkov AF, Gordeev SI, Bogatova TF. Vybor skhemy podgotovki rabochego tela gazovoi turbiny dlyaPGU s vnutritsiklovoi gazifikatsiei. Teploenergetika. 2015;11:32-37.
2. Kuznetsov AV, Abaimov NA, Osipov PV, et al. Air-blown conversion of micronized coal: numerical simulation and experiment. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2021. T .57. № 1. C. 67-73.
3. Kozlov AN. Obzor sovremennykh tendentsii razvitiya tekhnologii gazifikatsii tverdykh topliv. Izvestiya RAN. Energetika. 2021;1:130-148.
4. Ryzhkov AF. Razvitie potochnykh gazifikatsionnykh tekhnologii v Aziatsko-Tikhookeanskom regione (obzor) / A.F. Ryzhkov, T.F. Bogatova, Tszen Linyan', P.V. Osipov. Teploenergetika. 2016;11:40-50.
5. Yarallin RS, Salikhov IZ, Cherezov DS, et al. Perspektivy vodorodnykh tekhnologii v energetike i v khimicheskoi promyshlennosti. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2021;23(2):70-83.
6. Fateev VN, Porembskii VI, Grigor'ev SA, et al. Razrabotki i issledovaniya vodorodnykh energeticheskikh sistem v Natsional'nom Issledovatel'skom Tsentre Kurchatovskii institut». Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2021;23(2):128-148.
7. Higman C. Gasification / C. Higman, M. Burgt. Houston (USA): Elsevier science, 2003. V. 391.
8. Abaimov NA, Ryzhkov AF. Razrabotka modeli potochnoi gazifikatsii uglya i otrabotka aerodinamicheskikh mekhanizmov vozdeistviya na rabotu gazogeneratorov. Teploenergetika. 2015;11:3-8.
9. Upadhyay D.S. et al. Air-Steam gasification of lignite in a fixed bed gasifier: Influence of steam to lignite ratio on performance of downdraft gasifier. Energy. 2020; 118-187.
10. Hotz C, Haas M, Wachter S. Two-phase free jet model of an atmospheric entrained flow gasifier. Fuel. 2021;304:1-12.
11. Wu X, Guo Q, Gong Y, et al. Influence of burner geometry on atomization of coal water slurry in an entrained-flow gasifier. Chemical Engineering Science. 2022;247 (2022): 1-13.
12. Vtyurin YuN, Kuznetsov PYa. Issledovanie i perspektivy razvitiya novykh sistem podgotovki i podachi topliva na TES. Teploenergetika. 1995;7:46-51.
13. Kovbasyuk VI. Ob effektivnosti razlichnykh tekhnologii podgotovki i ispol'zovaniya vlazhnykh topliv v energetike. Teplofizika vysokikh temperatur. 2018;56(4):603-608.
14. Gal'keeva AA, Mingaleeva GR. Analiz primeneniya uglei razlichnykh marok dlya proizvodstva energii i khimicheskikh produktov. Izvestiya VUZov. Problemy energetiki. 2015;11-12:69-79.
15. Nazmeev YuG, Mingaleeva GR. Sistemy toplivopodachi i pyleprigotovleniya TES:. M.: Izdatel'skii domMEI, 2005. 480 s.
16. Letin LA, Roddatis KF. Srednekhodnye i tikhokhodnye mel'nitsy / Pod obshch. red. K.F. Roddatisa. M.: Energoizdat.1981.360 s.
17. Ivanov SD. Opredelenie optimal'noi proizvoditel'nosti sharovoi barabannoi mel'nitsy pri razmole burykh uglei. S.D. Ivanov, A.N. Kudryashov, V.V. Oshchepkov. Teploenergetika. 2021;2:61-67.
Authors of the publication
Bulat R. Valiullin - the graduate student of Power engineering department, Federal State Budgetary Institution of Education Kazan State Power Engineering University.
Guzel R. Mingaleeva - PhD, Head of Power engineering department, Federal State Budgetary Institution of Education Kazan State Power Engineering University.
Получено 20.02.2023г.
Отредактировано 27.02.2023г.
Принято 06.03.2023г.