Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современных методов производства и сжигания водоугольного топлива 8
1.1. Основные характеристики ВУТ и их анализ 8
1.2. Экологические аспекты использования ВУТ 15
1.3. Основные технологии сжигания ВУТ 17
1.3.1. Физико-химические особенности горения капель ВУТ 17
1.3.2. Особенности сжигания угля и ВУТ 20
1.4. Задачи исследования 32
2. Исследование механизма дробления капель ВУТ при его распылении 34
2.1. Исследование физических свойств и особенности распыления ВУТ 34
2.2. Экспериментальные исследования механизма дробления капельЧЗУТ при распылении 40
2.3. Выводы 46
3. Исследование технологии сжигания ВУТ в вихревых топках 47
3.1. Физико-математическая модель процесса сжигания распыленного ВУТ 47
3.2. Исследование технологии сжигания ВУТ в вихревых топках с использованием численного моделирования процесса 54
3.2.1. Постановка задачи 54
3.2.2. Результаты численных расчетов 57
3.3. Выводы 63
4. Опытно-промышленные испытания сжигания ВУТ на стендовой установке 64
4.1. Описание опытно-промышленной установки по приготовлению ВУТ 64
4.2. Опытно-промышленные исследования сжигания ВУТ 79
4.3. Технико-экономический анализ разработанных технологических решений 83
4.3.1. Методика технико-экономических расчетов 83
4.3.2. Технико-экономическое обоснование внедрения ВУТ в котлах малой и средней мощности 89
4.4. Выводы 102
Основные научные результаты и выводы 103
Литература 105
Приложение А. Акты об использовании результатов исследования 118
- Экологические аспекты использования ВУТ
- Экспериментальные исследования механизма дробления капельЧЗУТ при распылении
- Исследование технологии сжигания ВУТ в вихревых топках с использованием численного моделирования процесса
- Опытно-промышленные исследования сжигания ВУТ
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В настоящее время в России происходит переосмысление роли и места угля в обеспечении энергетической и экономической безопасности государства. При этом увеличение доли угля в топливном балансе страны является стабилизирующим фактором защиты от возникновения глубоких энергетических кризисов. Однако экологические проблемы, возникающие при использовании угольного топлива, требуют разработки и внедрения новых экологически чистых угольных технологий. В связи с этим является перспективным использование угля в виде суспензионного угольного топлива (ВУТ). Внедрение ВУТ обеспечивает сбережение энергетических и материальных ресурсов, а также окружающей среды. Кроме того, применение ВУТ является наиболее эффективным и экологически чистым методом утилизации тонких угольных шламов угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий.
Основными отличительными характеристиками ВУТ являются наличие в топливе тонких угольных частиц и жидкой фазы - воды, а также повышенная относительно других жидких топлив вязкость. Указанные особенности являются решающими при выборе эффективной технологии сжигания ВУТ, которая должна обеспечивать необходимую полноту выгорания топлива и минимально возможные вредные выбросы в уходящих газах. Особенно остро данная проблема стоит при применении ВУТ в котлах малой и средней мощности, в которых в настоящее время, как правило, используется низкоэффективный слоевой способ сжигания угля. При этом мехнедожог топлива составляет от 20 до 60%.
В последние годы широкое распространение получил низкотемпературный вихревой способ сжигания (НТВС) забалластированных топлив. Однако в настоящее время фактически отсутствуют научно обоснованные решения по применению НТВС для сжигания суспензионного угольного топлива. Недостаточно изучен механизм распыления ВУТ, не определено влияние реологических и теплофизических характеристик топлива на эффективность его сжигания в вихревых топках.
Таким образом, совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в вихревых топках является актуальной проблемой при его использовании в котлах малой и средней мощности.
Объект исследования - водоугольное топливо.
Предмет исследования - режимы сжигания водоугольного топлива.
Цель работы состоит в совершенствовании технологии сжигания водоугольного топлива в вихревых топках применительно к котлам малой и средней мощности.
Задачи исследования:
1. Исследовать механизм дробления капель водоугольного топлива при его распылении.
2. Разработать физико-математическую модель процесса сжигания распыленного водоугольного топлива.
3. Определить параметры технологии сжигания водоугольного топлива в вихревых топках с использованием численного моделирования процесса.
4. Определить технико-экономическую эффективность разработанных технологических решений.
Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:
1. Установлено, что распыленные капли ВУТ состоят из двух качественно различных систем: первая система с крупными «каплями» (dK 8(НТ00 мкм) представлена в основном угольными частицами, а вторая - с мелкими частицами (dK 80-=-1 ООмкм) — водоугольными каплями.
2. Впервые предложена физико-математическая модель процесса сжигания распыленных капель ВУТ, которая представляет собой сочетание горения двух модельных систем: освободившихся от жидкой фазы угольных частиц и водоугольных капель.
3. Установлено, что траектории движущихся «капель-частиц» и капель ВУТ в вихревой камере имеют форму спиралей, при этом время нахождения горящих «капель-частиц» и капель ВУТ в топке пропорционально их диаметру, что позволяет обеспечить практически полное их выгорание. 4. Предложены технологические решения сжигания ВУТ в вихревых
топках, позволяющие выбрать наиболее эффективный режим их работы.
Практическая значимость результатов работы состоит в том, что на основании предложенной физико-математической модели распыления и сжигания капель ВУТ усовершенствована технология сжигания водоугольного топлива в вихревых топках. Данная технология реализована при создании вихревых топок для эффективного сжигания ВУТ в котлах малой и средней мощности. При этом по эффективности сжигания и экологическим характеристикам предлагаемая технология является наиболее целесообразной.
Внедрение результатов работы осуществлено при разработке стендовой демонстрационной установки, а также пилотных проектов по переводу котлов Е 1-9, КП - 0,55 и др. на сжигание ВУТ. Внедрение подтверждается соответствующими актами.
Достоверность результатов работы обеспечивается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований в области гидродинамики, химии твердого топлива, реологии, теоретической теплотехники и математического моделирования. Результаты, полученные на стендовых и промышленных установках, не противоречат основным физическим закономерностям и удовлетворительно совпадают с результатами математического моделирования и данными, полученными другими исследователями.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов совместно со специалистами ФГУП НПЦ «Экотехника» и ЗАО НЛП «Сибэкотехника» (г. Новокузнецк).
Апробация работы и публикации. Основные материалы и результаты исследований докладывались и обсуждались на VII Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2005), VI Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (Кемерово, 2005), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2005), VI и VII Международной научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2006, 2008), XII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: Экология, надежность, безопасность» (Томск, 2006).
Основные результаты диссертационного исследования по данной теме опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 1 из списка изданий, рекомендованных ВАКом.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, основных результатов и выводов, изложенных на 123 страницах, содержит 32 рисунка, 27 таблиц и список литературы из 105 наименований.
Автор выражает благодарность научному руководителю, сотрудникам ФГУП НГЩ «Экотехника» и ЗАО НІШ «Сибэкотехника» за практическую помощь при проведении исследований и внедрении их результатов в производство. Автор также признателен за ценные консультации, теоретическую и практическую помощь д.т.н, ведущему научному сотруднику Института Теплофизики СО РАН Н.А. Дворникову, д.ф.-м.н., проф., зав. кафедрой вычислительной математики и компьютерного моделирования ММФ ТГУ А.В. Старченко.
Экологические аспекты использования ВУТ
Оценка экологического состояния окружающей среды при использовании гидротранспорта угля в виде водоугольного топлива складывается из анализа как прямых, так и косвенных воздействий, связанных с факторами технической эффективности работы гидротранспортной системы [59]. Преимуществом такого метода транспортирования являются отсутствие потерь угля при перевозке, исключение запыленности атмосферы и загрязнения почвы, т.е. нет прямого воздействия на окружающую среду. В результате исследований, проведенных на ТЭЦ - 5 г. Новосибирска [60] было получено, что при транспортировании угля из Кузбасса до г. Новосибирска по железной дороге потери угля от выдувания и течей из вагонов составляют 0,7%, а при погрузке и выгрузке - 0,5 - 1%. В результате общее недополучаемое количество угля составляет 15,5 тыс. т в год. Таким образом, при существующих потерях угля при перевозке железнодорожным транспортом на 1 пог. м пути транспортирования приходится до 1000 кг рассеянного угля, что влияет на загрязнение близлежащих водоемов угольной пылью, а также атмосферы близлежащих населенных пунктов.
Также преимуществом гидротранспорта угля является использование в качестве жидкой фазы неочищенных шахтных и техногенных вод других промышленных предприятий, которые служат одним из источников загрязнения водного бассейна шахтерских городов и поселков. Доставленное на ТЭЦ водоугольное топливо сжигается в топках котлов без дополнительной обработки. Кроме того, для приготовления ВУТ можно использовать необогащенные угли с зольностью до 20%, что позволяет в отдельных случаях отказаться от строительства обогатительной фабрики и не занимать земельные площади под отвалы породы, требующие охраны в процессе эксплуатации. Золу, образующуюся в процессе сжигания, можно применять в качестве одного из компонентов строительного материала.
Гидротранспортная система при нормальном режиме эксплуатации обеспечивает равномерную поставку топлива в суточном и годовом исчислениях независимо от погодных условий и времени года. Повышается безопасность процесса транспортирования в связи с отсутствием пересечений грузопотоков топлива, людских и других ресурсов, приводящих к авариям. Значительные инвестиции, вложенные в период строительства гидротранспортного топливно-энергетического комплекса, и его малые эксплуатационные издержки являются важными преимуществами в периоды инфляции и быстрого роста цен на энергоносители.
Особенности горения капли водоугольного топлива, активная роль водяного пара как промежуточного окислителя и снижение температурного уровня процесса горения в результате испарения влаги из топлива, а также создание вокруг горящей капли полувосстановительной зоны приводит к уменьшению образования оксидов азота в 1,5-2 раза по сравнению со сжиганием угля в пылевидном состоянии. Кроме того, сжигание угля в виде водоугольного топлива позволяет практически предотвратить химическую неполноту сгорания с образованием летучей золы, на 7-80% уменьшить образование диоксида серы [36]. Полнота выгорания углерода достигает 99,5% [61-63].
Таким образом, преимущества водоугольных суспензий, как экологически чистого топлива, по сравнению с углем, состоят в следующем [64-65]: снижение токсичности во всех технологических операциях (приготовление, транспортирование, хранение и использование); взрыво- и пожаробезопасность во всех технологических операциях (приготовление, транспортирование, хранение и использование); отсутствие опасности загрязнения почвы и водоемов; отсутствие пыли и загрязнений при хранении и транспортировании; снижение вредных выбросов в атмосферу при сжигании.
Экспериментальные исследования механизма дробления капельЧЗУТ при распылении
Для подтверждения полученных результатов были проведены экспериментальные исследования. Экспериментально распыление водоугольного топлива пневмомеханическими форсунками изучалось на специально созданном стенде.
Испытательный стенд предназначен для «холодного» опробования форсунок, оценки качества распыла ВУТ и для определения параметров форсунок (расход и давление ВУТ, расход и давление сжатого воздуха, дисперсность и конфигурация факела распыла). Наиболее подходящим для работы по изучению факела распыла ВУТ является метод улавливания капель на пластину, позволяющий с высокой степенью надёжности оценить все необходимые параметры [96-97]. Мгновенные результаты замеров после визуальной оценки могут быть сфотографированы для дальнейших лабораторных исследований и изучений.
Пропускная способность форсунок определялась расходомерами распыливающего и распыливаемого агентов. Схема испытательного стенда, разработанного ФГУП НПЦ «Экотехника», включала в себя следующие элементы: аккумулирующую емкость с ВУТ; фильтр со шпальтовой сеткой с зазором между колосниками 0,8 мм; два насоса НП-25 с инвертором J-100; два компрессора ЗИФ-ШВ-5; систему подачи сжатого воздуха; систему подающего и циркуляционного трубопроводов ВУТ; экран с поддоном, на который производилось распыление ВУТ; запорно-регулирующую арматуру; контрольно-измерительные приборы. Технические характеристики перистальтических насосов НП-25 и НП-50 приведены в [98]. Измерение расхода в подающей ветви трубопровода к форсунке осуществлялось расходомером MP 400-К (Dy=20). Для регулирования подачи ВУТ насосом НП-25 на форсунку использовался инвертор J100-007SFE5 фирмы "Hitachi" (Япония). Регулировка осуществлялась путем изменения числа оборотов двигателя насоса НП-25. Технические характеристики инвертора и расходомера представлены в [99] и [100] соответственно.
Для распыления ВУТ использовался сжатый воздух от передвижного компрессора ЗИФ-ШВ-5 с рабочим давлением 6-6,2 атм. Измерение давления воздуха в трубопроводе и непосредственно у форсунки производилось показывающими манометрами (соответственно Р = 10 атм и Р = 6 атм).
Для измерения расхода сжатого воздуха использовался расходомер, состоящий из следующих узлов: 1. Измерительный участок с диафрагмой камерной типа ДКС 0,5-50-А/Б-2. 2. Преобразователь Сапфир-22М-ДД2, обеспечивающий непрерывное преобразование разности давления на диафрагме в токовый сигнал. 3. Блок извлечения корня БИК-1, используемый для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом сжатого воздуха. 4. Прибор аналоговый показывающий и регистрирующий А542, предназначенный для индикации и регистрации неэлектрических величин, преобразованных в электрические сигналы. 5. Блок питания 22БП - 36. Распыление ВУТ производилось на экран с поддоном (рисунок 2.5), где была предусмотрена возможность слива ВУТ обратно в аккумулирующую ёмкость, либо в систему ШЗУ. Слив ВУТ из поддона был затруднен из-за малого угла наклона сливной трубы к аккумулирующей емкости.
Хорошим считался распыл, при котором капли на пластине оставляли след размером менее 1 мм. Удовлетворительным считался распыл, при котором на пластине отсутствовали следы капель крупнее 2 мм. Испытания форсунки прекращались при невозможности получить удовлетворительный распыл.
Характерное дифференциальное распределение «капель-частиц» и капель ВУТ при распыле Как видно из рисунка 2.7, интегральное распределение распыленных «капель-частиц» ВУТ по размерам характеризуется наличием «горба» в диапазоне от 70 до 120 мкм.
Увеличенное количество крупных водоугольных капель в указанном диапазоне и выполненный анализ механизма дробления капель ВУТ при распылении указывают на то, что распыленные капли состоят из двух качественно различных систем: первая система с крупными «каплями», диаметр которых больше 80-100 мкм, представлена в основном освободившимися от жидкой фазы угольными частицами, а вторая - с мелкими частицами, диаметр которых меньше 80-100 мкм, - водоугольными каплями.
Таким образом, механизмы воспламенения и сжигания полидисперсного потока капель ВУТ необходимо рассматривать с учетом законов тепломассообмена и химических реакций, происходящих в жидкоугольных каплях и обычных угольных частицах.
Исследование технологии сжигания ВУТ в вихревых топках с использованием численного моделирования процесса
Моделирование процесса сжигания ВУТ в низкотемпературной вихревой топке специальной конструкции в соответствии с разработанной модель горения выполнялось с использованием программы численного моделирования FLUENT [102]. В качестве сеточного генератора применялся пакет GAMBIT, являющийся препроцессором для FLUENT.
В области топки была сгенерирована тетраэдральная сетка, состоящая из 266563 ячеек (рисунок 3.2). Принимается, что течение описывается системой стационарных трёхмерных уравнений Навье-Стокса и энергии, осредненных по Рейнольдсу. Турбулентная вязкость определяется с помощью двухпараметрической «к-є» модели. Дискретизация дифференциальных уравнений сохранения выполнена со вторым порядком точности. Теплофизические свойства воздуха рассчитываются по полиномиальной зависимости от температуры.
Вихревая камера имеет следующие габариты: высота - 1300 мм, ширина - 1200 мм, глубина - 750 мм. Водоугольное топливо подается в камеру сжигания через форсунку (1), расположенную в центре боковой стенки. Воздух, необходимый для сжигания, распределяется на два основных потока. Первичный поток подается для распыления водоугольной суспензии и организации устойчивого воспламенения, вторичный поток подается из дутьевых сопел (3). Первичный воздух вводится в камеру сжигания через сопло, расположенное вокруг форсунки основного топлива. Вторичный поток вводится в камеру тангенциально через два отверстия, расположенных в нижней стенке. Активная вихревая аэродинамика, создаваемая в топочной камере тангенциальной подачей дутья, используется для глубокого выжигания летучих и уноса и подавляет эмиссию вредных веществ, благодаря идеальному перемешиванию. Суммарный расход воздуха при работе камеры составляет 2470 кг/ч. Завихрение воздуха в камере сжигания происходит в сторону, обратную движению часовой стрелки, в направлении от боковой стенки камеры.
Для распыления ВУТ используется сжатый воздух. Для окончательного распыления топлива и создания необходимых условий для воспламенения служит первичный воздух, нагретый до температуры 300-500С. Количество первичного воздуха составляет 20% всего вводимого в топку воздуха.
Векторы тангенциальной скорости в тангенциальной скорости на выходе вертикальном сечении топки z=0,75 м из топочной камерыКак видно из рисунков 3.3 - ЗЛО, в вихревой камере специальн конструкции за счет системы нижнего дутья и взаимодействием с горелочнь потоком формируется вихрь, наличие которого является одним из основи принципов вихревой технологии. эйІМ 1Х Общая структура потоков в полной мере просматривается на рисунке 3.11. То есть частицы топлива попадают в вихрь огня и практически полностью сгорают, в результате увеличивается время пребывания топлива в зоне активного горения. Таким образом, применение низкотемпературной вихревой технологии сжигания ВУТ обеспечивает пребывание капель топлива в топочном пространстве не менее 5-6 с за счет спиралеобразных траекторий горящих частиц.
Как показали результаты численных расчетов, для стабильного и эффективного сжигания ВУТ, особенно из углей с малым выходом летучих и высокой зольностью, требуются особые мероприятия, обеспечивающие достаточное время нахождения частиц топлива в топочном пространстве и необходимую теплонапряженность топки. Организация сжигания ВУТ в вихревой топке позволяет обеспечить повышенное время удержания горящих частиц топлива в топочном пространстве, при этом в топочном объеме образуются локальные пылевихревые потоки. Оптимальный уровень температур составляет 800-1250 С. На рисунках 3.15 - 3.16 представлено полученное распределение начальной и конечной температуры в топке, соответствующее теоретическому значению.
Численные расчеты показали, что с течением времени температура в топке выравнивается и достигает значения в 1197 К. Время, необходимое для получения данного значения температуры составляет около 30 мин, что позволяет производить дальнейшее сжигание топлива. Таким образом, диапазон температуры 800-1250С является диапазоном минимальной возгонки золы, малой эмиссии оксидов азота, максимума эффективности процессов десульфуризации, приемлемого уровня интенсивности горения и низкого недожога горючих. Созданная специальная аэродинамическая обстановка позволяет обеспечить изотермичность, стабилизацию горения и повысить тепловую инерцию в топке. 3.3. Выводы
Разработана физико-математическая модель процесса сжигания распыленного водоугольного топлива, согласно которой в вихревой топке происходит горение двух модельных систем: «капель-частиц» и капель ВУТ.
Путем численного моделирования построены траектории движущихся «капель-частиц» и капель ВУТ в вихревой топке в зависимости от их диаметра. При этом установлено, что время пребывания распыленных наиболее крупных капель топлива в топочном пространстве составляет не менее 5-6 с, что обеспечивает практически полное их выгорание.
В процессе исследований установлены следующие параметры технологии сжигания ВУТ в вихревой топке с тепловой мощностью 0,3 Гкал/ч: температура сжигания 800-1250С; давление сжатого и дутьевого воздуха 0,2-0,5 МПа и 0,001-0,002 МПа соответственно; расход ВУТ на 1 Гкал от 300 до 360 кг; коэффициент избытка воздуха, равный 1,2-1,4.
Опытно-промышленные исследования сжигания ВУТ
Сжигание опытных партий водоугольного топлива осуществлялось в вихревой камере сжигания (рисунок 4.7), оборудованной горелочным устройством и системой эвакуации газов. ВУТ из расходного бака с помощью перистальтического насоса НП-16 с производительностью до 0,3 м/ч по системе трубопроводов подавалось к форсунке горелочного устройства. Регулирование объема подачи осуществляется с помощью инвертора J 100 "Hitachi" путем изменения частоты вращения двигателя насоса. Для исключения забивания форсунок крупными частицами используется фильтр тонкой очистки.
Распыление ВУТ форсункой осуществляется с помощью сжатого воздуха с применением компрессора ПКС-3,5. В процессе сжигания состав газовой фазы контролируется с помощью газоанализатора ДАТ 16. Температура в камере сжигания - термопарой. Давление ВУТ и сжатого воздуха измеряется датчиками давления и манометром. Расход ВУТ и сжатого воздуха -расходомерами. Все показания по давлению и температуре фиксируются на технологических измерителях. Для розжига применяется солярная горелка WSO-12H. Исходная температура в топке для сжигания ВУТ составляет +5 С. Первоначальный разогрев топки камеры сжигания осуществляется дизельным топливом до температуры 734 С в течение 30 мин.
Целевая функция - себестоимость производства электроэнергии должна быть минимизирована по отдельным компонентам затрат. Рассматривая эти компоненты, учитываемые в формуле (4.8), следует иметь в виду, что некоторые из них являются взаимозависимыми. Например, увеличение затрат на обогащение угля приводит к снижению затрат на перевозку, сжигание на ТЭС, сокращению вредного воздействия на окружающую среду. При использовании трубопроводного транспорта взамен железнодорожного расходы на доставку жидкотекучих видов топлива (ВУТ, мазута) существенно уменьшаются. Однако при этом в функции Зпр появляется затратная компонента на приготовление ВУТ, отсутствующая при применении других видов топлива.
При сравнении производства электроэнергии на основе различных видов топлива рассматривают следующие варианты сжигания: -твердого угольного топлива (пылевидное сжигание); -мазута (нефтяного топлива); - водоугольного топлива (ВУТ) в виде высококонцентрированной водоугольной суспензии.
Наряду с применением различных видов топлива возможны варианты, когда используется как угольная составляющая угли различного качества, причем рассматриваются как природные качественные отличия, так и приобретенные в процессе добычи и обогащения.
Если эффективность обогащения углей, предназначенных для технологических целей (для производства кокса, электродов и т.п.), бесспорна, то эффективность обогащения углей, применяемых в качестве топлива, часто не очевидна и требует специального исследования и экономических расчетов. Экономический результат обогащения энергетических углей зависит от многих факторов и имеют место случаи, когда осуществлять этот процесс нецелесообразно.
К положительным факторам обогащения энергетических углей обычно относят следующие: - повышение к.п.д. котельных установок; - уменьшение количества перевозимого угля от места добычи (или ОФ) за счет сокращения балласта; - снижение затрат потребителей, связанных с экологическими проблемами (в частности, на нейтрализацию пылегазовых эмиссий и утилизацию золошлаковых отвалов). Одновременно с этим обогащение приводит и к негативным последствиям: -при этом процессе теряется часть горючей массы с отходами, т.е. уменьшается часть добытых из недр калорий; - повышается стоимость товарной продукции. Эффективность обогащения энергетических углей следует рассматривать как некую разницу между получаемым потребителем экономическим эффектом от сжигания высококачественных обогащенных углей и затратами на достгокение такого качества. Для этого необходимо проводить технико-экономические расчеты, в исходные данные для которых должны быть включены многие показатели (теплота сгорания углей, их зольность, баланс продуктов обогащения, транспортные расходы (от места добычи до ОФ и потребителя), затраты, связанные с обогащением и сжиганием, степень изменения к.п.д., необходимые капитальные затраты и др.). Значимость каждого из перечисленных показателей и степень их влияния в общем виде определяются из следующих представлений: - в результате обогащения общее число калорий в концентрате всегда меньше, чем в исходном угле, из которого он получен, так как часть горючей массы теряется с отходами обогащения; при неизменном к.п.д. котельной установки число полезно использованных калорий при сжигании концентрата всегда меньше, чем при сжигании рядового угля; - в общем виде максимальный к.п.д. энергетических установок, работающих на каменных углях, на 2,5-3% выше, чем при сжигании бурых [103].
Чем больше становится к.п.д. энергетических установок в зависимости от увеличения зольности сжигаемых углей, тем выше будет экономическая эффективность использования обогащенных углей. Показатели, влияющие на изменение к.п.д. котельных установок, не могут быть приняты в виде средней величины. Его изменение зависит от:
типа и мощности котельной установки. Наибольшее влияние изменения зольности на к.п.д. отмечается при сжигании углей в слоевых топках большой производительности;
от содержания летучих веществ в топливе. Чем меньше их содержание в углях, тем более продолжителен процесс горения в слое, а при этом зольность оказывает на к.п.д. котельной установки большее влияние. Оценка экономической эффективности обогащения энергетических углей
во многом зависит от параметров той базы, с которой сопоставляют технико-экономические показатели производства конечного продукта, а именно энергии. Поэтому для сравнения необходимо определять конкретные варианты.
Повышение роли угля в энергетической политике России связано с изысканием наиболее экономичных и экологически безопасных видов топлива на водоугольной основе. Одним из основных направлений в этой области можно рассматривать сжигание обогащенного угля и новых видов топлива (например, водоугольного), полученных на его основе.
Как правило, увеличение теплоты сгорания энергетических углей за счет обогащения отстает от роста себестоимости единицы натурального топлива (1т н.т.) на всех этапах, а единицы условного топлива (1т у.т.), начиная с зольности менее 12% [104].
