Введение к работе
'Ні .
дций Актуальность ггроблены. Аппараты с псевцоожиженным слоем "ТЯТо) широко используются в химической промышленности и энергетике. Причем подавляющее большинство процессов, проводимых с использованием технологии псевдоожижения, осуществляется при высокой температуре и сопровождается значительным экзотермическим эффектом. Процесс запуска таких аппаратов заключается в разогреве материала слоя и конструкции самого аппарата до рабочей температуры. Так как на динамику процесса запуска оказывает существенное влияние множество факторов, таких как конструктивные особенности аппарата, мощность и расположение источников нагрева, расход ожижающего агента, свойства наполнителя слоя и характеристики топлива (дисперсность, температура воспламенения, ско -рость горения, плавкость золы и др.), то оптимизация этого про -цесса является весьма сложной задачей.
Потребность в проведении запуска АПС возникает всякий раз после аварийных или плановых остановок, а также при вводе в эксплуатацию нового оборудования. Осуществляется эта процедура с использованием сравнительно дорогого жидкого или газообразного разжитовсго топлива. В этой ситуации является актуальной проблема создания новых энергосберегающих пусковых схем АПС.
Целью работы являлась разработка нового метода запуска АПС, исключающего необходимость использования жидкого или газообразного топлива, а также оптимизация этого процесса, позволяющая минимизировать время пусковых операций и затраты на их про -ведение.
Работа выполнялась в Институте химии природного органического сырья СО РАН в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института по теме: "Теоретические и эксперимен -тальные исследования процессов окисления бурых и каменных углей в аппаратах псевдоожиженного слоя" (Vs гос.регистрации 01.8.80084268, п.12.8.3.2.1 программы "Комплексное исследование региональных и глобальных геологических процессов и создание научных основ наращивания минерально-сырьевого потенциала", раздел 8 "Новые про -цессы углубленной и комплексной химической переработки минерального и вторичного сырья, нефти, угля").
Научная новизна. Впервые выполнен систематический анализ методов запуска аппаратов с высокотемпературным псевцоожиженным слоем. Показано, что эффективность пускового процесса существенно повышается при использовании комбинированных методов, сочетаю-
щік атлотермический и автотермический подвои тепла к слою.
Предложен способ розжига топки с псевдоожиженным слоем, позволяющий сокра-цать время запуска. Способ заци>цен авторским свидетельством и положительным решением на изобретение.
Разработана математическая модель, описываю'цач процесс запуска аппаратов с высокотемпературным псевдоожиженным слоем и реализован алгоритм ее идентификации. По полученным экспериментальным данным найдены значения макрокинетических констант, характеризуючих процесс горения различных топлив в сочетании с рядом наполнителей псевдоожиженного слоя. Апробация модели для аппаратов различной мощности показала возможность ее применения для описания процесса запуска АПС практически любого масштаба.
Сформулирована двухкритериальная задача оптимального запуска АПС, в результате решения которой строится множество компромиссов, позволяющее минимизировать либо время разогрева слоя до рабочей температуры, либо температуру слоя на момент ожижения. Разработана методика расчета области гарантированных запусков, а также сформулирован алгоритм розжига опытно-промышленного котла с заторможенным псевдоожиженным слоем.
Практическая ценность работы. Исследование II шлаков-отходов металлургического производства, в результате которого была определена их каталическая активность в окислении, абразивность, износостойкость, а также сделана экономическая оцена использо -вания в процессах термической переработки твердого органического сырья, позволило рекомендовать мартеновский конечный шлак как наполнитель псевдоожиженного слоя в котлах по сжиганию КйУ.
Внедрение безмазутного способа розжига аппаратов с высокотемпературным псевдоожиженным слоем на опытном производстве Сиб-ВТИ б 1990-91 гг. дало положительный экономический эффект триста пятьдесят шесть тысяч рублей в год.
По результатам выполненных исследований составлены реко -мендации, которые приняты к использованию на котельной устгловке модели БКЗ-420-140 КС, монтирукхдейся в настоящее время на Бар -наульской ТЭЦ-3.
Защищаемые положения:
-
Новый способ розжига АПС, исклгачаюций необходимость использования жидкого или газообразного топлива и сокращающий время разогрева псевдоожиженного слоя.
-
Методика оценки влияния реакционной способности топлив; каталитической активности частиц наполнителя и начальной концент-
рации топлива в слое на динамику его разогрева при протекании экзотермической реакции.
-
Математическая модель, описывающая процесс запуска ап -паратов с высокотемпературным псевдоожиженным слоем.
-
Алгоритм проведения пускового процесса АПС и процедура его оптимизации путем реиения цвухкритериальной задачи минимизации времени разогрева слоя до рабочей температуры и минимизации температуры слоя на момент псевдоожижения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на У Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Пути повышения эффективности использования углей" (Свердловск, 1988), Минском международном форуме по тепло- и массообмену (Минск,1988), I Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов (Новосибирск, 1989), I Всесоюзной конференции "Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири (Иркутск, 1991), Всесопзьом симпозиуме по проблемам газификации углей (Красноярск, 1991), Всесоюзной научно-технической конференции "Прсблега использования канско-ачипских углей в энергетике" (Красноярск, 1991), Всесоюзном семинаре "Проблемы преобразования энергии и рационального использования органического топлива в энергетике" (Киев,1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 пе -чатных работ.
Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, 5 глаз, выводов, списка литературы, включаюцего наименований и приложений. Объем диссертации составляет страницы, дне -сертация содержит рисунков и таблиц.
