Методы и модели исследования технологического процесса газификации угля.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
РАЗДЕЛ 1. ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 11
1.1 ПГУ с внутрицикловой газификацией угля 11
1.2 Блок-схема электростанции, использующей ПГУ с газификацией угля, с котлом-утилизатором. 15
1.3 Выводы по первой главе 17
РАЗДЕЛ2.МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ . 18
2.1 Газификация в плотном слое 18
2.2 Газификация в кипящем слое 23
2.3 Газификация в потоке 35
2.4 Программный комплекс Ansys 43
2.5 Модули Ansys Workbench 46
2.5.1 Модуль DesignModeler 48
2.5.2 Модуль Meshing 49
2.5.3 Модуль CFX-Pre 51
2.5.4 Модуль CFX-Solver Manager 52
2.6 Математические модели газификации угля 53
2.6.1 Термохимические процессы 53
2.6.2 Модель турбулентности 56
2.6.3 Модель радиационного переноса тепла 63
2.6.4 Модель движения угольных частиц 63
2.7 Выводы по второй главе 66
РАЗДЕЛ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ 69
3.1. Исследование модели газификатора угля 69
3.2. Анализ режимов работы газификатора угля 70
3.3 Исследование параметров технологического процесса газификации угля при различных режимах 73
3.3.1 Результаты исследования 73
3.4 Анализ текущего состояния ТЭЦ и обоснование применения технологий газификации угля. 83
3.5 Разработка структурной схемы технологии газификации угля в сочетании с использованием природного газа на ТЭЦ 86
3.6 Расчёт и выбор параметров оборудования, оптимальных для условий ТЭЦ 92
3.7 Анализ изменения энергетических показателей ТЭЦ с применением методов газификации угля 96
3.8 Выводы по третьей главе……………………………………………100
РАЗДЕЛ 4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ НА ТЭЦ…………………………..102
4.1 Выводы по четвертой главе 106
РАЗДЕЛ 5. ЭКОЛОГИЯ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ…………………..107
5.1 Выбросы парниковых газов в РФ…………………………………..108
5.2 Техника безопасности при работе с электроустановкой ПГУ …...113
5.3 Выводы по пятой главе ……………………………………………....114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования. В условиях возрастающего глобального энергопотребления и одновременного ужесточения экологических требований к энергетической отрасли, поиск эффективных и экологически чистых технологий преобразования энергии становится приоритетной задачей.
Одним из перспективных направлений повышения надежности и эффективности производства тепло- и электроэнергии в энергетике России является создание и внедрение парогазовых установок. При этом важной задачей является более широкое вовлечение в топливно-энергетический баланс угля для производства энергии. Необходимо расширение и нетопливного использования органической и минеральной части угля, а именно - создание индустрии глубокой комплексной его переработки в ценные продукты.
Уголь в долгосрочной перспективе останется неотъемлемой и очень важной частью мировой энергетики. При этом необходимо понимать, что главный двигатель прогресса - это инвестиции в технологии, а не в ресурсы. Традиционные методы сжигания угля, несмотря на свою распространенность, характеризуются низкой эффективностью и высоким уровнем выбросов вредных веществ. В этой связи, газификация угля, в данном случае для парогазовой установки (ПГУ), приобретает все большую актуальность.

Весь текст будет доступен после покупки

РАЗДЕЛ 1. ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
1.1 ПГУ с внутрицикловой газификацией угля
Технологии производства энергии в комбинированном цикле со сжиганием твердого топлива интересны тем, что имеют возможность создания бинарного цикла на твердом топливе с хорошим показателем КПД (уже освоено 43–44 %, потенциал до 50–55 %), при этом обеспечивая жесткие экологические требования. Перспективы разработки таких ПГУ основаны на возможности достижения по этой технологии высоких начальных температур в цикле (порядка 1700~1750 °C).
Эта технология в состоянии сохранить преимущества бинарного цикла даже при решении экологических задач, это основано на следующих факторах:
- имеется возможность достигнуть высокой температуры рабочего тела в камере сгорания газовой турбины ~1600–1700°C при средних давлениях (3~10 МПа). В настоящее время фирмы General Electric, Siemens, Mitsubishi Heavy Industries, производят газовые турбины, способные работать на искусственных газах (с температурами в ГТ порядка 1100~1300 °C). Компания Mitsubishi Heavy Industries в рамках национального проекта выпустила ГТ нового поколения на природном газе серии J мощностью 470 МВт с рабочим телом, имеющим температуру в камере сгорания 1600 °C;
-возможность обеспечить жесткие экологические требования, плюс возможность реализации технологий улавливания СО2;
-наличием отработанного энергетического оборудования на достигнутые термодинамические параметры, применяемого с высокой эффективностью в ГТУ на искусственных газах, и успешными активными разработками оборудования на перспективные параметры;
-освоенностью и наличием производства основных элементов технологической части (газогенератор, газоочистка). По данным глобальной базы газификации в 2023 году в энергетике и в родственных сферах (химия, производство газового и жидкого топлив) находятся в стадии строительства и разработки установки суммарной мощностью соответственно 59 и 88 ГВт;
-высокой адаптивностью к работе на различных типах твердых топлив, в том числе низкосортных (асфальтены, нефтекокс, каменные и бурые угли).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [Электронный ресурс]: Министерство энергетики Российской Федерации. Режим доступа: https://minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения 16.01.2023).
2. Анализ технологических решений для ПГУ с внутрицикловой газификацией угля: [монография] / под ред. А.Ф. Рыжкова. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 564с.
3. Poloczek V. Modern gas turbines with high fuel flexibility / V. Poloczek, H. Hermsmeyer // Proceedings of POWER GEN Asia. Kuala Lumpur, Malaysia. October 21-23, 2018.
4. Альтшуллер В.С. Новые процессы газификации твердого топлива. - М.: Недра, 1976. – 280 с.
5. Сеченов Г.Н., Альтшуллер В.С. Газогенераторы для производства энергетических газов из твердого топлива // Газовые процессы. Получение энергетических и технологических газов. - М.: Наука, 1967. - С. 41-49.
6. Хоффман Е. Энерго-технологическое использование угля. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 328с.
7. Лебедев В.В., Рубан В.А., Шпирт М.Я. Комплексное использование углей. - М.: Недра, 1980. - 236 с.
8. Афанасьеф В.В. Анализ технологий газификации твердого топлива // Вестник чувашского университета. - 2010. - № 3. – С. 194-205.
9. Заявка 2007122061/15 РФ, SU 1328296 A1. Газогенератор для газификации в кипящем слое / Дубинин А.М., Баскаков А.П., Алексеев А.Г. Авторское свидетельство на изобретение, заявл. 13.06.2007; опубл. 20.12.2008, Бюл. №35. – 4 с.: ил.

Весь текст будет доступен после покупки