Аннотированный отчет НИР по ГК П245 Наименование проекта: эффективности

Аннотированный отчет НИР по ГК П245
Наименование проекта: «Исследование эффективности сжигания
низкореакционного твердого топлива в котлах ТЭС и разработка способа
интенсификации процессов его воспламенения и горения»
Руководитель: Рыжков Антон Владимирович.
Сроки выполнения: 23.04.2010 г. - 04.08.2011 г.
Объем финансирования: 700 000 руб. (бюджет).
Актуальность
Существовавший в стране перекос цен на энергоресурсы, связанный с
дешевизной газа затормозил освоение эффективного энергетического
оборудования на твердом топливе с высокими технико-экономическими и
экологическими параметрами, которые во всем мире признаны
перспективными. Как следствие, в этом направлении Россия существенно
отстала от развитых стран.
Основные трудности на энергоблоках ГРЭС, сжигающих твердое
низкореакционное топливо, наступают при изменении нагрузок, причем
появляются они в работе котла. Если работу котельного агрегата условно
разделить на работу двух параллельных систем: пароводяного тракта и
системы горения, то первая не создает серьезных проблем при изменении
паропроизводительности и параметров пара. Система производства пара
позволяет без проблем снижать нагрузку котла до 20 - 25 % от номинальной.
Наибольшие трудности в регулировании нагрузки котла появляются в
системе сжигания топлива. Имеют место случаи, когда при снижении
нагрузки более чем на 25% от номинальной происходило резкое увеличение
недожога топлива и даже погасание пламени.
В целях улучшения воспламенения и стабилизации горения
пылеугольного факела на электростанциях вынуждены применять
«подсветку» дополнительным, более реакционным топливом – природным
газом или мазутом. На пример, при сжигании антрацитового штыба с
содержание горючих летучих 4-7 %, приходится добавлять до 10 %
природного газа или мазута, что усложняет рабочие процессы, увеличивает
топливные затраты и, в итоге, приводит к увеличению себестоимости
электроэнергии примерно на 5%. В таких условиях мазут или газ становится
не дополнительным, а по сути вторым, основным, топливом.
Всё более возрастающие цены на газ и мазут, проблемы хранения и
эксплуатации на тепловых станциях мазута, особенно в зимнее время,
привели к тому, что их доля при розжиге и стабилизации горения
пылеугольного факела на угольных котлах энергосистем продолжает
сокращаться за счет применения различных способов его замещения. Однако
для многих ТЭС, в частности работающих на основном низкосортном
топливе типа АШ, с низким выходом горючих летучих веществ, проблема
его замещения остается актуальной.
Цели и задачи исследования
Целью данного проекта является разработка нового способа
интенсификации процессов воспламенения и горения твердого топлива при
использовании углеродных наноактиваторов.
Для достижения поставленной цели в проекте планируется решение
ряда следующих задач:
– исследование эффективности сжигания низкореакционного твердого
топлива в котлах ТЭС, которое в свою очередь включает в себя
аналитический обзор по тематике проекта,
– выбор и обоснование оптимального варианта направления
исследований и патентные исследования;
– разработка плана проведения экспериментальных и теоретических
исследований;
– теоретические исследования, разработка математической модели
воспламенения и горения твердого топлива,
– разработка программы и методики экспериментальных исследований,
проведение экспериментальных исследований;
– анализ и обобщение результатов.
Методы реализации
При выполнении НИР по интенсификации процессов воспламенения и
горения твердого топлива при использовании углеродных наноактиваторов
коллектив руководствовался требованиями действующих ГОСТов и других
нормативных документов (ТУ, СНиПов, технологических инструкций).
При проведении экспериментальных исследований эффективности
горения низкореакционного твердого топлива использовано следующее
оборудование:
– экспериментальная лабораторная установка на основе камерной
высокотемпературной электропечи ПЛ/15(16) с двухканальным
измерителем-регулятором и интерфейсом RS-485 «ОВЕН ТРМ202»,
для контроля и регулирования температуры в электропечи;
– установка постоянного дутья, обеспечивающая подачу необходимого
количества воздуха для полного выгорания проб топлива;
– анализатор
размера
частиц
«Microtrac»,
для
определения
гранулометрического состава частиц твердого топлива,
– сканирующий электронный микроскоп «Quanta 200» c приставкой для
рентгеновского энергодисперсного микроанализа «Edax Ginesis», с
помощью которого будет выполнен морфологический анализ и анализ
на элементный состав образцов топлив.
– аналитические весы с интерфейсом RS-232C, дискретностью отсчета
0,1 мг, необходимых для взвешивания экспериментальных проб
топлива.
При выполнении математической обработки результатов исследований
было использовано современное программное обеспечение и электронно-
вычислительная техника, что позволило увеличить скорость проведения
экспериментальных работ за счет оптимизации обработки результатов.
Результаты выполнения НИР
В результате выполнения НИР по теме «Исследование эффективности
сжигания низкореакционного твердого топлива в котлах ТЭС и разработка
способа интенсификации процессов его воспламенения и горения», были
получены результаты следующего содержания:
– разработана программа и методика выполнения экспериментальных
исследований по сжиганию твердого низкореакционного топлива
(уголь АШ) в потоке воздуха с активированным окислителем;
– разработана программа и методика подготовки и проведения
экспериментальных
исследований,
позволяющей
планировать
последовательность операций и проводить экспериментальные
исследования по сжиганию образцов пылеугольной смеси и получать
практические результаты, в частности динамические показатели,
характеризующие влияние синглетного кислорода на воспламенение и
горение;
– в результате теоретических и экспериментальных исследований была
разработана и откорректирована математическая модель процесса
горения пылеугольного топлива в потоке воздуха с активированным
окислителем путем ввода корреляционных коэффициентов;
– разработан способ интенсификации процесса сжигания твердого
низкореакционного топлива ТЭС, позволяющий влиять на динамику и
полноту его сжигания в котлах тепловых электростанций;
– выработаны
рекомендации
по
прикладному
использованию
наноматериалов в теплоэнергетике, в частности в системах подготовки
твердых топлив к сжиганию в котлах тепловых электрических станций.
Руководитель работ
А. В. Рыжков