Содержание к диссертации

Введение

1 Термохимическая подготовка древесной породы для твердотопливных ТЭС 15

1.1 Воздействие эффективности газификации на характеристики работы твердотопливной ТЭС на древесной породе 15

1.2 Свойства древесной породы как горючего 24

1.3 Промышленные технологии термохимической подготовки энергетических топлив. Газификация 30

1.4 Технические свойства реакторов плотного слоя 39

1.5 Выводы п задачки исследования 47

2 Безупречный режим термохимической подготовки натуральных топлив 49

2.1 Расчетные свойства безупречного режима термохимической подготовки древесной породы 49

2.2 Зависимость режимных характеристик термохимической подготовки от вида твердого горючего 54

2.3 Режимные характеристики термохимической подготовки горючего в современных газогенераторах 60

3 Методика исследования и экспериментальные установки 64

3.1 Исследованные горючего 64

3.2 Методика исследования термохимической конверсии древесного горючего 67

3.3 Методика определения кинетических черт термохимической конверсии частички древесного горючего 72

3.4 Оценка погрешностей тестов 78

4 Усовершенствование термохимической конверсии древесной породы 82

4.1 Получение в лабораторном реакторе газа с чертами, близкими к безупречным 82

4.2 Кинетические свойства термохимической конверсии крупно- и среднедисперсных частиц древесного горючего 86

5 Разработка малой ТЭС-ДВС с улучшенной термохимической подготовкой 104

5.1 Реализация улучшенной технологии термохимической конверсии крупно- и среднедисперсного горючего в опытно-промышленных газогенераторах 104

5.2 Технико-экономическая оценка эффективности сотворения и эксплуатации малой газогенераторной ТЭС-ДВС 118

Заключение 129

Перечень литературы 131

Приложения 139

• Промышленные технологии термохимической подготовки энергетических топлив. Газификация
• Зависимость режимных характеристик термохимической подготовки от вида твердого горючего
• Методика исследования термохимической конверсии древесного горючего
• Кинетические свойства термохимической конверсии крупно- и среднедисперсных частиц древесного горючего

Введение к работе

Стратегическими целями развития электроэнергетики Рф на период до 2020 года являются [1]:

надёжное энергоснабжение экономики и населения страны электроэнергией;

сохранение целостности и развитие единой энергетической системы страны, её интеграция с другими эиергообъединениями на Евразийском материке;

увеличение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

понижение вредного воздействия на окружающую среду.

С учётом предсказуемых объёмов спроса на электроэнергию при жизнеутверждающем и подходящем вариантах развития энергетики суммарное ее создание может возрасти по сопоставлению с 2000 годом более чем в 1.6 раза к 2020 году (до 1365 миллиардов. кВт-ч). При умеренном варианте развития экономики создание электроэнергии составит 1215 миллиардов. кВт-ч к 2020 году.

Увеличение эффективности генерации энергии и газогенераторные технологии. Основой современной мировой энергетики является цикл, в каком рабочее тело, циркулирующее в замкнутом (вполне либо отчасти) контуре, получает энергию горючего в форме теплоты при его сгорании и дает в форме механической работы, приводя во вращение турбину. При всем этом не считая полезной энергии и различного рода утрат образуются побочные продукты (уходящие газы, физическое тепло охлаждающей воды).

Около половины всей электронной и термический энергии вырабатывается из более экологически неблагоприятных углей и нефти, и по мере расходования припасов их качество безизбежно понижается. При всем этом утраты в цикле и нехороший вклад энергетики в окружающую среду вырастают, что принуждает находить более действенные методы производства энергии с высочайшим КПД.

КПД основной массы действующих в текущее время угольных паросиловых станций с промперегревом лежит в спектре 33-38%, а в Рф, с учетом устаревания оборудования средний по отрасли КПД — менее ~ 35%. За рубежом (США, Германия, Япония, Франция) работают большие угольные паросиловые энергоблоки с перегревом пара с КПД нетто, существенно превосходящим КПД русских станций. Проходят работы по достижению КПД нетто угольной станции на уровне 52-53% — близкий к термодинамическому лимиту паросилового цикла с промперегревом, инициированные

в рамках европейской программки «Termie». Увеличение эффективности сдерживается отсутствием сплавов, способных продолжительно работать при температуре выше 600-650С.

Современным энергоэффективным решением является парогазовый цикл ПГУ. Парогазовые установки владеют высочайшим КПД (до 60% на природном газе). За рубежом цикл ПГУ является циклом, который реализуют все вновь вводимые и ряд уже имеющихся станций.

В Рф цикл ПГУ так же принят для вновь вводимых газовых станций. Действует 6 ПГУ на природном газе:

2 блока по 450 МВт каждый на Северо-Западной ТЭЦ (г.Санкт-Петербург): 1-ый блок пущен 22 декабря 2000 года, 2-ой — 29 ноября 2006 года [2],

блок 220 МВт на Тюменской ТЭЦ-1 — пуск 26 февраля 2004 года [3],

2 блока по 39 МВт на Сочинской ТЭС — пуск в 2004 году [4],

блок 450 МВт на Калининградской ТЭЦ-2 — пуск 28 октября 2005 г. [5],

1-ая промышленная ПГУ мощностью 25 МВт в Рф: ОАО «Чепецкий механический завод» (Глазов, Удмуртия) — 20 декабря 2006 года (на базе GT-10В производства Siemens) [6],

блок 325 МВт на станции филиал «Ивановские ПГУ» ОАО «ИНТЕР РАО ЕЭС» — пуск 20 мая 2008 года [7].

Суммарная установленная мощность ~2 ГВт (1.2% от установленной мощности объектов русской генерации).

Внедрение твердого горючего в парогазовом цикле может быть только при его соответственной термохимической подготовке, под которой в данной работе понимается перевод твердого горючего в газообразную форму, доступную для газоиогребляющей установки (бензиновый двигатель, газовая турбина, топливный элемент).

Перевод твердого горючего в газообразную форму вероятен разными методами — как с полной трансформацией начальной хим энергии в термическую энергию газа, так и с частичной трансформацией, когда часть хим энергии горючего перебегает в хим энергию газа (а остальная часть за вычетом утрат — в термическую). К первому варианту относится полное сжигание твердого горючего, получение жаркого (не горючего) газа, подаваемого в лопаточный аппарат бестопливной газовой турбины. Ко второму варианту, газификационному варианту, относятся такие методы, как:

воздействие на угольную пыль энергией СВЧ (плазменные горелки) [8],

частичная газификация угольной пыли в муфельной горелке [9],

полная либо частичная газификация (карбонизация) твердого го