Данный раздел составлен по материалам
соответственных повторяющихся изданий и сборников научных докладов разных
конференций

На сегодня в Рф нет газогенераторных энергетических агрегатов промышленных мощностей.
На базе модернизации имеющегося оборудования элекростанций разработаны и
сделаны единичные опытно-промышленные эталоны.

Масштабное внедрение и внедрение
высокоэффективных схем работы с жестким топливом (ПГУ с внутрицикловой
газификацией, применение кипящего слоя) просит долгих и дорогостоящих
НИОКР, но уже в текущее время качество углей, поступающих на станции
усугубляется. Это тянет за собой рост потребности в мазуте либо природном газе
для подсветки пылеугольного факела. Потому важными становятся вопросы
термоподготовки твердого горючего с целью увеличения его потребительских параметров
и замещения высокосортных дорогостоящих топлив. Рассматриваются также
другие пылевидному варианты сжигания твердого горючего в слоевых процессах.

В области большой энергетики (выше 10 МВт) более
интенсивно разрабатываются последующие главные схемы:

·
растопка энергетических котлов

·
с газификацией пыли в муфельных горелках  888

·
с плазменной термохимподготовкой 
888

·
стабилизация горения пылеугольного факела при сжигании
низкореакционных углей генераторным газом

·
из слоевого газификатора  888

·
из устройства плазменной термохимподготовки пылевидного горючего  888

·
газификация угля

·
в аэрошлаковом расплаве  888

·
в плазменном газификаторе  888

В соответственной литературе
можно отыскать остальные разные варианты
использования принципов газификации жестких топлив для энергетических целей.

Для территорий удаленных от линий энергоснабжения, а
также регионов, владеющих значительными припасами доступных местных топливных
ресурсов, разрабатываются варианты независящего энергобеспечения с применением
газификации местных топлив (торф, биомасса, твердые бытовые отходы). Подобные
установки относятся к области малой
энергетики и содержат в себе:

·
газогенераторные МИНИ-ТЭЦ  888

·
газогенераторные водогрейные установки и теплогенераторы  888

РАСТОПКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
Газификация пылевидного горючего в муфельной горелке

На кафедре термических
электростанций Уральского муниципального
технического института – УПИ разработана высокоэкономичная
растопочная газификационная горелка. Газификация ведется методом ускоренного
насыщенного прогрева пылеугольной струи с следующим сжиганием топливной
консистенции на выходе из горелки. Прогрев ведется малорасходным (до 50 кг/ч) мазутным
факелом. Дальше пылевоздушный поток газифицируется и заходит в автотермический
режим. Мазутные факелы отключаюся. Стены муфеля, нагретые до температуры 600
0С, владеют значимым припасом термический энергии и при
краткосрочном погасании факела (или значимом ухудшении в составе угля и,
как следует, газа) стабилизируют режим, обеспечивая следующее
воспламенение.

Данная растопочная горелка прошла тесты и испытана в
эксплуатации на ТЭЦ-3 Улан-Батора (Монголия). Горелка установлена на котле
БКЗ-75.

Фактически достигнутый эффект виден из последующего
сопоставления. Традиционная растопка проводилась 3-мя мазутными форсунками
производительностью 0,8 — 2 т/ч в течение 4 часов. При использовании
горелки мазут подавался в течение 20 минут 2-мя форсунками по 30 кг/ч.

Плазменный способ
растопки

Вполне исключить мазут из
процесса растопки позволяет внедрение плазменной термоподготовки горючего к
сжиганию. Данная разработка разработана в Отраслевом
центре плазменно-энергетических технологий РАО «ЕЭС Рф» при ОАО «Гусиноозерская ГРЭС», (г. Гусиноозерск). Первичный нагрев и следующая газификация
пылевидного горючего выполняются в плазменном газификаторе, где частички угля
ведут взаимодействие с плазмой. Такая схема нечуствительна к качеству начального
угля. Тесты технологии проводились на массивных энергетических котлах (ТП-109
и ТПЕ-215 паропроизводительностью 670 т/ч и БКЗ-640) с углями различной
обскурантистской возможности (от бурых до антрацитов). Мощность плазмотронов
составляла в разных сериях тестов от 100 до 360 кВт. Разработка
внедрена на Гусиноозерской ГРЭС на котлах ТПЕ-215. Эти котлы
паропроизводительностью 670 т/ч эксплуатируются с плазменной безмазутной
растопкой с 1994 года.

СТАБИЛИЗАЦИЯ ГОРЕНИЯ
ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА

Газификация горючего
в плотоном либо кипящем слое

На кафедре термических
электростанций Южно-Российского муниципального
технического института – НПИ разработан и патентован (Пат. 2078286
(РФ)) метод газификации низкореакционного твердого горючего. С целью улучшения
процессов сжигания твердого низкореакционного горючего (ТНТ) предлагается
использовать его частичную газификацию при температурах 800 – 1100 0С,
а потом, соединяя с пылевидным топливом, направлять в главные горелки котла.
Газификация горючего проводится в недвижном либо кипящем слое. Этот метод
сжигания ТНТ имеет ряд преимуществ: устойчивый процесс воспламенеия и горения
топлив, улучшение маневренности котла, увеличение экологичности процесса.
Практического воплощения проект не имеет (состояние на 2002 год).

Плазменная технология стабилизации горения
пылеугольного факела

Отраслевым центром
плазменно-энергетических технологий РАО «ЕЭС Рф» на котле ТП-109 был
проведен ряд испытаний по плазменной стабилизации пылеугольного факела. Была
доказана стабильность процесса термохимподготовки горючего и понижение
механического недожога (содержание горючих в уносе на 1,0-1,5% меньше, чем без
подсветки).

ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ

Аэрошлаковый расплав

Современной реализацией
метода газификации является разработанная в 1997 году акционерным обществом Научно-исследовательский институт экологических заморочек
энергетики РАО «ЕЭС Рф» в содружестве с другими русскими
организациями (ОАО «Красноватый котельщик», АО
«Ростовтеплоэлектропроект», НПО «Алгон», АО
«Стальпроект», «Гинцветмет» и др.) опытно-промышленная
установка (ОПУ) термический мощностью 200 МВт, использующая технологию газификации
и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве, близкую к используемой в
металлургической индустрии (процесс
«Ромелт»). Проект разработан в рамках Гос
научно-технической программки Русской Федерации «Экологически незапятнанная
энергетика».

Установка представляет собой
модернизированный котлоагрегат ТРГЕ-170, снабженный камерой-газификатором угля
атмосферного типа. Подготовка и обогащение горючего, как и сам процесс
газификации, происходят в турбулентно перемешиваемой эмульсии горючего, шлака,
дутья и газа. При всем этом водянистый шлак играет роль теплоносителя. При попадании
угля в шлаковый расплав происходит его резкий нагрев, сопоставимый с
«термическим ударом». Это обеспечивает протекание насыщенного процесса
теплового дробления угля и выхода летучих. В качестве основного горючего для ОПУ
предусматривается уголь марки АШ с низшей теплотой сгорания 4700 ккал/кг.
Растопочным и запасным топливом служит природный газ.

Плазменная газификация пылевидного горючего

В Отраслевом
центре плазменно-энергетических технологий РАО «ЕЭС Рф» разработан плазменный
алло-автотермический газификатор ПААГ производительностью по угольной пыли 5
т/ч. Вместе с ВТИ были проведены его тесты на котле БКЗ-640-140.
Плазмотроны установлены для интенсификации процессов горения и газификации.
1-ый установлен в высшей части по оси реактора. Он употребляется для
воспламенения частиц аэросмеси с целью получения тепла, нужного для
компенсации эндотермического эффекта реакции газификации. 2-ой размещен
тангенциально к реакторной камере и предназначен для поддержания температуры по
длине реактора, что спосбостует интенсификации процесса газификации.
Шлакоудаление в схеме — сухое.

По результатам испытаний были изготовлены выводы о
применимости плазменного процесса газификации к бурым углям и выдано техническое
задание на проектирование ПААГ производительностью по угольной пыли 32 т/ч с
привязкой к котлу БКЗ-640-140 Гусиноозерской ГРЭС. Схема ПААг разработана.

Бывалые СТЕНДЫ БОЛЬШОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Построена и эксплуатируется
опытнейшая установка ИГИ по получению газа из углей. Процесс протекает в кипящем
слое под давлением до 3 МПа.

НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова
сделал крупномасштабный щит, на котором проводились работы по отработке
режимов газификации топлив с следующим внедрением газа в ГТУ. Процесс
газификации происходит под давлением 0,3-0,5 МПа на паровоздушном дутье в
кипящем слое.

В итоге долголетних
экспериментальных работ, наращивания и доводки оборудования на ЗуЭТЭЦ была сотворена всеохватывающая стендовая установка,
имеющая в собственном составе горновой газогенератор, сухую газоочистку и
газотурбинную камеру сжигания. Производительность установки по углю – 100 кг/ч,
давление – до 0,7 МПа. Проведены тесты технологии на широком спектре
топлив: бурые и каменные угли, антрацит, брикет и окатыш антрацитового штыба,
нефтекокс. Результаты внушительно свидетельствуют о пригодности технологии к
применению на всех обозначенных топливах.

ПОДЗЕМНАЯ
ГАЗИФИКАЦИЯ

Действующие станции
подземной газификации углей «Подземгаз» (построенные в 1930-1941 гг.)
сохранились в Кузбассе и Ангрене. На их в СССР в первый раз были осуществлены опыты
для получения генераторного газа. В 1999 году в Ангрене
(Узбекистан) провели исходные полевые опыты на скважине для получения
водяного газа и переработали 3200 т угля в газ.

МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Вначале
направленные на низкосортные местные горючего, малые энерго установки
должны обеспечивать экономически доступный, на техническом уровне обычный и экологически
действенный метод получения электронной и термический энергии. Более
разработанными в текущее время являются процессы газификации в плотном (ПС)
либо кипящем (КС) слое. Плотный слой более много отвечает вышеназванным
условиям.

Все выставленные на
русском рынке установки шахтно-слоевого типа (российские и забугорные)
можно систематизировать, зависимо от схемы движения газов, на установки обращенного, прямого и смешанного процессов. Конструкции
устройств прямого процесса могут обеспечивать высочайший, средний и нижний
отбор горючего газа.

Газогенераторы обращенного процесса используются для получения «силового» газа (состоящего в главном
из СО и Н2), и созданного для использования в движках
внутреннего сгорания. Подобные разработки ведутся АО
«Энерготехнология» (г. Санкт-Петербург) вместе с
Санкт-Петербургским муниципальным техническим институтом и Центральным
научно-исследовательским дизельным институтом. Проведены НИОКР по переводу
дизельных движков на генераторный газ. Рассмотрены варианты газодизельного
(85% генераторного газа и 15% — водянистого горючего в номинальном режиме) и чисто
газового циклов. Имеется опытнейшая установка. В ее состав входят газогенератор
термический мощностью 120 кВт, система чистки и остывания газа, дизельный
движок электронной мощностью 30 кВт, разработанный специально смеситель
генераторного газа с воздухом, система регулирования. Топливом для
экспериментальной установки служит древесная порода с широким спектром влажности (25
– 40%).

Установки с нижним отбором будучи более неопасными
и менее материалоемкими получили обширное распространение в Европе и в
ближнем зарубежье, а на данный момент попадают и на русский рынок (из Белоруссии и
пр.). К недочетам установок следует отнести неустойчивость режима горения
слоя на решетке вследствие естественной неравномерности подачи и шлакование
решеток на нерасчетном горючем (типа торф), а так же нехорошую работу узла
дожигания.

Установки со средним отбором характеризуются
устойчивостью процесса газификации, легкостью поддержания бесшлаковочного
режима горения и высочайшими экологическими показателями работы. Установка
употребляется в качестве твердотопливного газогорелочного устройства и состоит
из газификатора и горелочного устройства — муфеля.

Установки смешанного процесса. Применение схожей схемы
отлично для одностадийного сжигания высоковлажных мелкодисперсных топлив с
тугоплавкой золой (типа древесного опила).

На главную страничку

На страницу «Наши разработки»