Введение к работе
Актуальность темы. Повышение энергетических и экологических показателей работы котельных на угле является важной задачей. Она приобретает особую значимость в районах Восточной Сибири. Колоссальные запасы канско-ачинских углей (КАУ), низкое содержание в них серы и золы, дешевизна делают эти угли основным топливом в регионе в настоящее время и в обозримом будущем.
Для обоснования выбора направления котельной техники, ее экологического и энергетического совершенствования необходим предварительный физико-химический анализ используемых технологий. Для оценки вида концентраций и всей гаммы загрязнителей, образующихся при сжигании топлив, рядом исследователей применялись термодинамические модели конечных равновесий. В то же время многие вредные вещества образуются не в состоянии конечного равновесия, а на пути к нему - в промежуточных точках.
В связи с изложенным являются актуальными исследования технологий сжигания низкокачественных топлив в котельных с помощью развиваемых в настоящее время термодинамических моделей экстремальных промежуточных состояний (МЭПС), созданных в СЭИ под руководством д.т.н. Б.М. Кагановича. Практически важно теоретические исследования дополнить промышленными экспериментами.
Настоящие исследования проводились в рамках общеакадемической программы фундаментальных исследований на период до 2000 года "Коренное повышение эффективности энергетических систем" в соответствии с выполняемыми в СЭИ работами по теме 19311 "Применение термодинамического анализа в прогнозных исследованиях энергетических технологий".
Цель исследований: 1) разработка методики оценки экологических и энергетических показателей котельных; 2) выявление наиболее перспективных технологий сжигания низкокачественных углей как в новых котельных, так и в существующих; 3) определение наиболее оптимальных условий сжигания этих углей и альтернативных топлив при использовании различных технологий; 4) развитие методического подхода выбора структуры энергоисточников, учитывающего совместное воздей-
ствие на окружающую среду объектов промышленности, транспорта и энергетики. Научная новизна:
усовершенствована методика исследования энергетических технологий, включающая предварительный термодинамический анализ процессов генерации различных загрязнителей, в направлении более комплексного их рассмотрения с учетом энергетических и надежностных показателей;
развита методология выбора структуры технологий и источников энергии в системах теплоснабжения городов, включающая предварительное термодинамическое моделирование совместного воздействия на окружающую среду объектов промышленности, транспортных средств и энергоисточников, с последующим технико-экономическим расчетом оптимального варианта этой структуры;
выявлена возможность повышения экологической чистоты низкотемпературного факельного сжигания бурого угля;
- показана эффективность крупномасштабного примене
ния электроэнергии в системах теплоснабжения городов с тя
желыми экологическими условиями.
Практическая ценность. В работе выявлены наиболее перспективные способы сжигания КАУ и альтернативных топлив. Целесообразно внедрение рекомендованных технологий в новых и существующих котельных.
Развиваемые в диссертации методики исследований энергетических технологий позволяют: обоснованно оценивать их экологические, энергетические и надежностные показатели; выбирать оптимальные варианты структуры энергоисточников.
Результаты работ использовались при разработке природоохранных мероприятий и для совершенствования процессов сжигания и золоулавливания: территориальным комитетом по охране природы г.Братска; Сибирским отделением института ВНИПИЭНЕРГОПРОМ; районной Галачинской котельной г.Братска.
На защиту выносятся:
- методический подход к исследованию сжигания топлив,
основанный на комплексном анализе энергетических, экологи
ческих и надежностных характеристик, включающий термоди
намическое моделирование;
термодинамические модели процессов образования вредных примесей (монооксида углерода, оксидов азота и серы, бенз(а)пирена, фтористых соединений и др.) и конденсированного раствора серной кислоты в газоходах котла;
результаты термодинамических исследований экологических и энергетических характеристик технологий сжигания топлив: в кипящем слое, в низкотемпературном факеле, водо-угольной суспензии, в кольцевых топках и топках ЛПИ;
технические решения по организации факельного сжигания, полученные на основе экспериментальных и теоретических исследований;
технические решения по повышению эффективности золоулавливания в новых и существующих котельных, найденные на основе аналитических и экспериментальных исследований;
предложения по изменению структуры теплоисточников с учетом экологических, энергетических и экономических ограничений (на примере г.Братска).
Личный вклад автора заключается:
в постановке задач термодинамического анализа процессов образования вредных примесей и конденсированного раствора серной кислоты в газоходах котла;
в разработке совместно с группой специалистов технических решений по организации факельного сжигания и совершенствованию методов золоулавливания, в том числе защищенных авторскими свидетельствами, одно из которых внедрено в производство;
в выполнении комплексного анализа эффективности различных энергоисточников в системах теплоснабжения городов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
ежегодных региональных научно-технических конференциях в Иркутском государственном техническом университете (1992-1995гг.).
ежегодных научно-технических конференциях Братского индустриального института (1992-1995гг.);
Публикации. Основные научные и практические результаты диссертации отражены в 11 печатных работах, включая два авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (145 наименований), списка часто встречающихся сокращений и одного
приложения: изложена на 195 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок и 17 таблиц.
