Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ НА УГОЛЬНОЙ МИНИ-ТЭС

Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р.

Одним из перспективных направлений развития топливно-энергетического комплекса является создание комбинированных источников тепловой и электрической энергии небольшой мощности - мини-ТЭС. Большой интерес к этой области связан в первую очередь с тем, что автономная работа мини-ТЭС позволит повысить надежность энергоснабжения и снизить потери при передаче тепловой и электрической энергии. Повышение доли использования угля в топливно-энергетическом балансе и внедрение новых экологически чистых технологий сжигания твердого топлива на базе использования парогазовых установок и газификации топлива делает перспективным использование угля в качестве топливного ресурса для мини-ТЭС. Использование искусственного газа (пиролизного или генераторного) в качестве энергоносителя позволит получить большое разнообразие продуктов при минимальном загрязнении окружающей среды.

В качестве примера рассматривается угольная мини-ТЭС с внутрицикловым пиролизом угля и газификацией полукокса, принципиальная схема которой разработана специалистами Российского акционерного общества энергетики и электрификации "Единая энергетическая система" и Открытого акционерного общества "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского".

В данной схеме бурый канско-ачинский уголь через мельницу поступает в пиролизер, где он подвергается пиролизу с образованием парогазовой смеси (приблизительно 35%) и твердого остатка - полу кокса (приблизительно 65%). Парогазовую смесь, полученную в пи ролизере, направляют в систему очистки и кон денсации, где получают две фракции смолы - легкую и тяжелую, и неконденсируемую часть парогазовой смеси пиролизный газ, который подают в камеру сгорания ГТУ. Избыточный полукокс по коксопроводу отво дится из коксонагревателя и делится на два пото ка: первый поток (с массовой долей около 90%) направляют в газогенератор, где получают генераторный газ, который затем сжигают в камере сгорания ГТУ, а второй поток (с массовой долей приблизительно 10%) - в активатор для получения активированного угля.

Процесс активации заключается в реагировании окси дов углерода и водяного пара с поверхностью частиц полукокса с образованием развитой микропористой структуры. При этом внутренняя поверх ность частиц полукокса достигает 1,0-1,5 тыс. м2/г, что обуславливает высокие сорбционные свойства.

 Часть активированного угля (1-5 мм) направляется из активатора и охлаждается в охладителе от 800 до 50 0С, и далее выводится как товарный про дукт. Пылевидный активированный уголь (меньше 1 мм) улавливается в циклоне и направляется в ох ладитель, где также охлаждается приблизительно до 50 0С и выводится как товарный продукт.

Как описано выше, данная схема позволяет из угля путем его пиролиза, помимо пиролизного газа и жидких смол, производить и вторичные продукты - активированные угли, реализация которых повышает экономичность всей системы. Так, получение углеродных сорбентов может быть в дальнейшем использовано в ряде отраслей промышленности, нуждающихся в активных углях технологического и экологического назначения, - химической, фармацевтической, и др. В то же время основные компоненты смол - нейтральные масла - могут служить исходным сырьем для получения фенолов, моторных топлив.

На основании данной схемы также возможно внедрение энергосберегающих технологий. Так, пре дусмотрена система утилизации тепла высокотем пературных (приблизительно 800 °С) отходящих газов активатора, с предварительным дожигом со держащихся в них горючих газовых компонентов и пылевых частиц в предтопке кот ла-утилизатора.

Проведенная в данной работе оценка тепловой эффективности одного из участков - блока производства активированного угля позволит оценить целесообразность производства его на мини-ТЭС. Тепловой баланс блока может быть представлен следующим образом. Теплота, затраченная в процессе производства, складывается из теплоты полукокса, подаваемого в активатор для производства активированного угля, физической теплоты и теплотворной способности парогазовой смеси, подаваемой на сжигание в муфель, теплоты пара, направляемого на обработку угля, и теплоты воздуха. В качестве расходных статей теплового баланса рассматривается теплота полученного активированного угля, теплота образовавшихся в активаторе газов и их теплотворная способность, теплота, затрачиваемая на перегрев пара, теплота, передаваемая воздуху при охлаждении активированного угля. Тепловая эффективность оценивалась тепловым КПД, который для данного блока составил 52,1%. Низкое значение теплового КПД обусловлено тем, что теплота, которая отводится от готового угля, теряется. Если воздух, нагретый до температуры 40 0С, направлять в муфель в качестве компонента горючей смеси, то тепловой КПД возрастет до 53,3 %. В качестве полезных составляющих при вычислении КПД учитывались теплота готового активированного угля и полученного газа.


Библиографическая ссылка

Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р. ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ НА УГОЛЬНОЙ МИНИ-ТЭС // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 6. – С. 60-61;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3167 (дата обращения: 24.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074