автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Повышение эффективности технологического процесса производства тепловой энергии на ТЭС за счет утилизации золы и шлака

На правах рукописи

КОВАЛЬ Татьяна Валерьевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛЫ И ШЛАКА

Специальность 05.14.14 - «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегатыу

АВТОРЕФЕРАТ 4850462

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 июн 2011

Улан-Удэ-2011

4850462

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Иркутский государственный технический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Айзенберг Илья Иделевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дамбпев Цырен Цыдэновнч кандидат технических наук Потапов Владимир Васильевич

Ведущая организация: Институт систем энергетики им. Л.А. Меленгьева

СО РАН

Защита состоится «23» июня 2011 года в 900 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.03 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 «в», ВСГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «23» мая 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

Б.Б. Бадмаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В России, как и в большинстве крупных экономически развитых стран мира, значительное количество тепловой и электрической энергии вырабатывается на тепловых электрических станциях (ТЭС), сжигающих органическое топливо. Основным топливом для ТЭС восточной части России является уголь.

При сжигании угля в топках энергетических котлов ежегодно образуются десятки миллионов тонн золошлаковых отходов (ЗШО), являющихся серьезным источником загрязнения окружающей среды.

Отвалы золошлаков ТЭС занимают большие площади, а их содержание требует значительных эксплуатационных затрат, которые влияют на повышение себестоимости производства энергоносителей.

Проблема переработки и использования ЗШО актуальна во многих регионах России, и Иркутская область не исключение. На территории области действуют 15 тепловых электроцентралей (ТЭЦ), работающих преимущественно на бурых углях, общее потребление которых составляет более 16 млн тонн в год. При этом в золоотвалы ежегодно поступает около 1,7-2,0 млн тонн золы и шлака, из которых утилизируется не более 2 % отходов. Суммарное количество накопленных ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» золошлаков уже составляет более 80 млн тонн, из которых более 70 млн тонн располагается в природоохраняемой зоне озера Байкал.

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при использовании золы и шлака в промышленности, - это нестабильные фракционный состав и физико-химические характеристики, несоответствующие техническим требованиям потребителей. В свою очередь, физико-химические свойства золы и шлака ТЭС формируются в ходе превращений минерального вещества топлива при горении в котельных установках. Изучение изменений, происходящих с минеральным веществом угля в процессе сжигания, представляет собой часть крупной проблемы использования углей и утилизации их очаговых остатков.

Кроме того, экологические проблемы энергетических предприятий можно и нужно рассматривать совместно с решением наиболее часто выполняемых исследований, связанных с оценкой энергетической эффективности технологий, с выявлением резервов энергосбережения, с повышением термодинамической эффективности процессов сжигания угля и т.п.

Решение указанных проблем становится возможным при использовании твердого топлива на основе технологий, предусматривающих комплексную его переработку, то есть на основе энерготехнологай, позволяющих использовать как органическую, так и минеральную (зольную) составляющие части топлива, а котел - в качестве котельной энерготехнологической установки (ЮТУ).

КЭТУ позволяет помимо пара получать золошлаковые продукты необходимого потребителям качества для дальнейшего полезного использования, например, в стройиндустрии для замены природного сырья. Таким образом, балластная (зольная) масса топлива преобразуется в полезное сырье, не прибегая к масштабным изменениям в традиционной схеме производства тепловой энергии на ТЭС.

Повышение экологических, экономических и термодинамических показателей ТЭС, использующих в качестве основного топлива уголь, является важной и актуальной задачей на ближайшую перспективу.

Объектом исследования в настоящей работе являются котельные установки ТЭС, работающие на твердом топливе.

Предметом исследования является технологический процесс преобразования минеральной (зольной) части топлива при его горении в топках энергетических котлов.

Целью работы является повышение эффективности работы ТЭС путем оптимизации работы котельных установок при совместном производстве тепловой энергии и золошлаков определенных характеристик, пригодных для дальнейшего использования.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- теоретическое и экспериментальное исследование влияния физико-химических процессов сжигания углей на минеральный состав золошлаков энергетических котлов;

- разработка программного обеспечения для моделирования процесса сжигания углей и определения качественного и количественного состава золошлаков;

- разработка мероприятий по оптимизации процесса горения, получения необходимого минерального состава золошлаков с учетом их использования в промышленности и народном хозяйстве;

- разработка комплексной методики по определению эффективности работы котла в качестве котельной энерготехнологической установки;

- экономическое обоснование комбинированного производства тепловой энергии и золошлаковых материалов в котлах ТЭС.

Научная повизиа работы:

- представлен комплексный подход к повышению эффективности работы ТЭС с учетом полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии;

- разработана методика определения минерального состава золошлаковых продуктов и реализована в виде программного комплекса «Авй»;

- разработана методика оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД;

- получены результаты экспериментальных и расчетных исследований по выбору оптимальных параметров работы КЭТУ;

- предложены рекомендации по выбору оптимальных режимных параметров топочного процесса для формирования определенных характеристик золошлаковых продуктов в топках энергетических котлов ТЭС.

Практическая ценность работы заключается в использовании полученных результатов для оптимизации режимов горения топлива с целью повышения эффективности работы котла за счет совместного производства двух видов продукции: пара и золошлаковых продуктов товарного качества. При этом снижается экологическая нагрузка на окружающую среду, себестоимость теп-

ловой энергии и достигается экономия природных ресурсов в связи с заменой природного сырья в стройиндустрии на золошлаковые материалы.

Рекомендации по огггимизации процесса горения в топках энергетических котлов для совместного получения пара, золы и шлака определенных характеристик использованы на ТЭЦ-6 ОАО «Иркутскэнерго», что подтверждено актом внедрения.

Результаты исследований диссертационной работы внедрены в образовательный процесс подготовки инженеров по специальностям 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика» ГОУ ВПО Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ) при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Основы теории горения топлив», «Котельные установки и парогенераторы», «Основы промышленной экологии» и «Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

- комплексный подход к повышению эффективности работы ТЭС за счет полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии-,

- методика оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД. Реализация методики расчета на котлах типа БКЭ-320-140 и БКЗ-420-140;

- результаты экспериментальных и расчетных исследований по выбору оптимальных параметров работы КЭТУ;

- учебный программный комплекс «АБй» по определению качественно-количественного состава золошлаковых продуктов;

- результаты эколого-экономической оценки совместного производства тепловой энергии и золошлаковых продуктов на ТЭС. Снижение себестоимости тепловой энергии за счет реализации продукции на основе золошлаков.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается применением фундаментальных законов термодинамики, химической кинетики и достижений прикладных научных дисциплин, сопряженных с предметом исследования, а также исследованиями, представленными в известных работах другах авторов и сопоставлением результатов расчета с опытными данными разных авторов.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, подготовке и непосредственном проведении лабораторных экспериментов по определению влияния температуры на преобразования минеральных соединений твердого топлива. Автором разработана методика оценки эффективности КЭТУ на основе эксергетического метода, проведены расчетные исследования режимов работы КЭТУ и выполнен анализ полученных результатов исследования. Все исследования по теме диссертации выполнены лично автором под руководством научного руководителя.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (Иркутск, ИрГТУ, апрель 2007-2010 гг.); на конференции по теме «Использование золошлаковых материалов (ЗШМ) ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» в качестве повторно возобновляемых ресурсов в Иркутской области» (Ангарск, ноябрь 2007 г.); на круглом столе по теме: «Инновационные технологии для снижения себестоимости жилья» (Иркутск, «Сибэкспоцентр», апрель 2009 г.); на VI Всероссийском семинаре кафедр ВУЗов по теплофизике и теплоэнергетике (Красноярск, СФУ, май 2009 г.); на VII Всероссийской конференции с международным участием «Горение твердого топлива» (Новосибирск, ноябрь 2009 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Инженерное оборудование населенных мест и зданий» (Иркутск, ИрГТУ, март 2010 г.); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий» (Томск, ТПУ, июнь 2010 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 13 статей в сборниках материалов конференций.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Общий объем работы составляет 173 страницы машинописного текста, включая 67 рисунков и 34 таблицы. Список литературы включает 125 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна полученных результатов и практическая значимость работы.

В первой главе диссертации на основе литературных источников проведен анализ вредного воздействия ТЭС на окружающую среду. Основное внимание акцентировано на золошлаки, образующиеся в процессе сжигания углей, которые являются наиболее масштабными отходами производства тепловой и электрической энергии.

Отмечено, что на сегодняшний день тенденция развития энергетики направлена на изменение структуры топливно-энергетического баланса в сторону большего использования твердого топлива, это повлечет за собой увеличение выхода золошлаковых отходов на ТЭС.

Описаны существующие методы оценки эффективности (энергетический и эксергетический) работы котельных установок тепловых электростанций, работающих на твердом топливе. Рассмотрено энерготехнологическое направление

использования твердого топлива. Затронуты вопросы, посвященные поведению минеральной части углей в топочной камере котельных установок ТЭС.

На основе выполненного обзора предложено котельный агрегат использовать как энерготехнологическую установку для получения не только тепловой энергии, но и золошлаковых продуктов определенных, необходимых потребителям характеристик. Для этого требуется глубокое изучение всех физико-химических процессов, происходящих во время горения твердого топлива. Также необходимо провести экспериментальные исследования, дающие возможность оценить получаемые продукты из наиболее часто используемых углей на ТЭС ОАО «Иркутскэнерго».

Для оценки эффективности работы котла как котельной энерготехнологической установки необходимо разработать методику расчета коэффициента полезного действия (КПД) и выявить оптимальные условия его работы.

Вторая глава посвящена разработке методики оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД.

На основе существующих методик расчета КПД можно оценить эффективность работы энергетических установок, которые производят один вид продукции, а не комбинированной установки типа КЭТУ, вырабатывающая тепловую энергию и золошлаковые продукты товарного качества. Поэтому возникла необходимость разработки оригинальной методики оценки работы котельной установки, как энерготехнологической.

В связи с тем, что в результате работы КЭТУ получаемые продукты представляют собой качественно различные формы, - пар, идущий на производство тепловой и электрической энергии, и твердые золошлаковые продукты, - то для оценки эффективности ее работы предложена методика на основе эксергетического КПД.

Как известно, эксергетический метод термодинамического анализа технологических процессов - это единственный метод, позволяющий учесть разнородные потоки эксергии, оценить их работоспособность при переходе к параметрам окружающей среды. Кроме того, эксергетический метод основан на использовании второго закона термодинамики и его применение позволяет учесть как потери, найденные из энергетического (теплового) баланса, так и выявить другие потери, которые не учитываются при составлении теплового баланса при определении КПД котла, но весьма существенно влияют на термодинамическую эффективность процесса. К таким потерям относятся: потери из-за необратимости процесса горения топлива, потери из-за неравновесного (необратимого) теплообмена, потери при смешении веществ с разной температурой и т.п.

Основная цель эксергетического анализа систем заключается в комплексной оптимизации параметров для получения наиболее возможной термодинамической эффективности системы, то есть максимального эксергетического КПД.

Важно отметить, что вопрос об экологичности технического объекта напрямую связан с его термодинамической эффективностью: чем выше его КПД, то есть чем больше величина полезно используемой энергии всех форм, тем меньше негативное воздействие данного объекта на окружающую среду.

В общем виде эксергетический КПД выражается формулой:

_ЬЕ'-ЪЬЕ _ 1АЕ ХГ ~ ЕЁ7,

где !£'- сумма потоков эксергии, которые определяют полезный эффект рассматриваемой системы (аппарата); !£'- эксергетические затраты (потери), направленные на достижение необходимого эффекта; ТЛЕ - потери эксергии вследствие необратимости процесса. Данное соотношение можно представить в виде диаграммы Грассмана, изображенной на рис. 1.

На рис. 1 ширина заштрихованной части в условном масштабе соответствует потокам эксергии. Потери эксергии вследствие необратимости процесса изображены двойной штриховкой.

В топочных процессах преимущественное значение при производстве тепловой энергии имеют физические процессы, однако, процесс горения - это не только физический, но и химический процесс высокотемпературного окисления всех (горючих и негорючих) элементов топлива. Поэтому процессы, происходящие в котле, необходимо рассматривать в совокупности химических реакций горючих элементов (С, Н, S), участвующих в горении с выделением тепла (экзотермические реакции), и химических преобразований минеральных соединений твердого топлива.

Определение эксергии в процессах, связанных с изменением химической структуры веществ, носит более сложный характер, чем в физических процессах. В связи с этим возникает необходимость воспользоваться понятием «химической эксергии», которое позволит определить ценность твердых продуктов (золы и шлака), образующихся в результате сгорания, и учесть это при оценке эксергетического КПД в качестве полезных потоков эксергии.

Понятия химической энергии и эксергии вещества впервые введены польским ученым Я. Шаргутом. Он же предложил методику расчетов этих характеристик для химических элементов. Позже эта методика дорабатывалась как самим Я. Шаргутом, так и другими специалистами в этой области. Наиболее точной и универсальной, по мнению автора, является методика, разработанная проф. ИрГТУ B.C. Степановым.

Эксергия любого вещества определяется как сумма его физической и химической эксергий: е = вфиз + вхим.

Тогда, общий эксергетический КПД энерготехнологического сжигания угля в КЭТУ может быть выражен формулой:

^\Еп+Епп

'ex у-р' tr '

где Е„ - эксергия вырабатываемого пара КЭТУ; Епп - эксергия побочных химических продуктов, получаемых после полного сгорания топлива (золоюлако-вых продуктов (ЗШП), Е\ти); Етот -эксергия топлива, направленного на сжигание и получение тепловой энергии.

Предлагаемая методика оценки эффективности работы КЭТУ основана на подходах, которые ранее были сформулированы A.A. Александровым при определении эксергетического КПД котельных установок и B.C. Степановым при определении химической эксергии веществ.

Химическая эксергия угля (рабочего топлива) Етопл может быть определена различными способами. В рассматриваемом контексте удобнее воспользоваться формулой Н.Д. Захарова, так как предлагаемые им расчетные соотношения различных топлив просты и удобны, кроме того, они учитывают общеизвестные характеристики топлив. Так, для бурых углей и торфа химическая эксергия имеет вид:

[о,978+°-2б70;+0'103^к, 100-[Ar+Wr)\ '

где Q[ - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг, Or,Wr,Ar - содержание кислорода, влажности и зольности в топливе, %.

Эксергия по пароводяному тракту котла рассчитывается по формулам для определения эксергии массы в потоке. Таким образом, эксергия пара определяется по формуле:

^т ~ hnn ~Т0~ $о),

где h„„, h0 - энтальпия перегретого пара и окружающей среды, кДж/кг, sm, s0 - энтропия перегретого пара и окружающей среды, кДж/кг-К; Та - температура окружающей среды, К.

Для определения эксергии золошлаковых продуктов Езшп (Е„ „) помимо химического анализа конечных очаговых остатков необходимо знать их минералогический состав, так как химическая эксергия соединения не является суммой химических эксергий входящих в него групп. Поэтому данные химического анализа получаемых продуктов должны быть дополнены сведениями о способах увязки между собой отдельных элементов и групп.

Расчетная формула для определения химической эксергии любого соединения z имеет вид (согласно методике расчета химической эксергии веществ B.C. Степанова):

е, = + AG°,

где mj - количество j-ro элемента в молях; е° - химическая эксергия j-ro элемента (простого вещества), входящего в состав вещества z, AG° - стандартная свободная энтальпия (энергия Гиббса) образования вещества z.

При вычислении значений химической эксергии сложных веществ их можно рассматривать как механические смеси (в нашем случае, сумма конечных минеральных соединений после сжигания). Тогда, зная удельные значения химических эксергий соединений, входящих в состав рассматриваемого вещества, можно определить значение химической эксергии конечных минеральных соединений по формуле:

егтх ~ езшп — >

2

где V, - доля 2-го химического соединения в единице рассматриваемого вещества; ег - удельная химическая эхсергия г-го соединения.

Все потоки эксергии егх, ет, езшп при расчете эксергетического КПД КЭТУ необходимо привести к единому знаменателю, в данной методике предлагается выполнять расчеты на 1 кг топлива.

На основе методики разработан алгоритм расчета эффективности работы котла, работающего в традиционном режиме и как энерготехнологической установки типа КЭТУ.

В третьей главе представлены результаты исследования влияния режимных параметров на конечный состав золошлаковых продуктов во время сжигания топлива в топках котлов с учетом образования промежуточных соединений в процессе горения.

В топочном пространстве котла в определенных режимных условиях протекают превращения, описываемые тысячами реакций с разложением исходных, образованием новых минеральных соединений и их взаимодействием. Процесс горения топлив - один из самых сложных физико-химических процессов и математически описать весь процесс крайне затруднительно. Существуют методы приближенного описания процесса и аналитического решения этой задачи с помощью вычислительной техники.

Таковой, в частности, является физико-химическая модель сжигания твердых топлив, разработанная в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН под руководством проф. И.К. Карпова. Согласно этой модели можно проследить преобразования минеральных соединений при сжигании углей различных месторождений.

Проведенные исследования показали, что минеральная часть углей в процессе горения претерпевает существенные изменения в результате температурного и окислительно-восстановительного взаимодействия с газообразной фазой пылеугольного факела. Температурный и окислительно-восстановительный факторы определяют конечный минеральный состав золошлаковых продуктов.

В результате температурных преобразований происходит изменение исходного состава минеральной части угля в котельной установке, при этом образуются такие соединения как кварц (8Ю2) и его модификации, муллит (А1б812013), лейцит (КА^гОб), форстерит (М^ЮД периклаз (М^О) и силикаты кальция типа алита (Са38Ю5). Эти минералы устойчиво существуют в пределах температур, характерных для топочных процессов. Так же в золе могут присутствовать промежуточные минеральные соединения, например, энстатит (ТеБЮз) и анортит (СаЛ1:$1208), не характерные для высоких температур то-

почных камер. Поэтому в золе ТЭС наличие таких образований может быть вызвано несовершенством организации топочного процесса.

Существенно меняет картину минеральных превращений количество подаваемого окислителя в процессе горения топлива. Наиболее явно это демонстрируют превращения железосодержащих минералов. При недостатке кислорода преобразование этих минералов идет наиболее сложным путем. При коэффициенте избытка воздуха меньше теоретического (а < 1) в диапазоне температур, характерных для топочных процессов, могут наблюдаться промежуточные минеральные железосодержащие соединения. Железосодержащие минералы угля (пирит - Ре32, сидерит - РеС03), разлагаясь при горении, образуют энстатит (Ре¿Юз) и фаялит (Ре25Ю4). При дальнейшем повышении температуры они исчезают и появляется более устойчивое соединение герцинит (РеА^Од).

При а = 1 железосодержащие соединения окисляются более или менее полно, образуя при температуре выше 1200°С магнетит (Рез04), наличие которого характерно и для топочного режима при а > 1.

С дальнейшим повышением избытка воздуха (а > 1,2) превращения соединений железа идут следующим образом: при температуре более 800 °С идет образование гематита (Ре2Оэ), а при повышении температуры более 1300 °С гематит восстанавливается до магнетита (Ре304).

В главе также показаны превращения магний- и кальцийсодержащих минералов, соединений алюминия и щелочных соединений.

Исследования преобразований минеральной части топлива выполнены для углей Азейского и Ирша-Бородинского месторождений. Выбор данных углей обусловлен тем, что именно они являются проектными для котлов ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» (вместе с черемховским). В настоящее время ассортимент углей, поставляемых на ТЭЦ, расширился, однако, новые непроектные угли (му-гунский, ирбейский, канский, переясловский, жеронский, головинский) близки по своим технологическим характеристикам к проектным.

Содержание кварца (ЭЮ2) в золошлаках слабо изменяется в зависимости от количества окислителя и определяется, главным образом, его присутствием в углях и влиянием кремнийсодержащих компонентов минеральной части. На рис. 2-3 изображены изменения содержания оксидов кремния в общей массе золошлаковых продуктов (ЗШП) для азейского и ирша-бородинского углей с учетом всех кремнийсодержащих соединений от температуры и коэффициента избытка воздуха. Температурное поведение кварца сводится лишь к изменению его модификаций. В совокупности со всей минеральной частью кварц принимает на себя кремний после разложения одних соединений и отдает его на образование других.

Исследования преобразований минеральной части топлива показали, что: от температуры сжигания наиболее зависят глубина разложения первоначальных минералов топлива на более простые соединения (например, разложение кальцита, выход серы и оксидов железа при горении колчедана (пирита)) и условия химического соединения минералов в различные новообразования;

преобразования минеральной части в характерных зонах для горения топлива (1300-1700 °С) начинаются и практически мгновенно заканчиваются. Взаимодействия минерального вещества с газообразной фазой продуктов сго-

рания идут в сторону упрощения состава золы - от более сложных минералов к более простым, вплоть до оксидов;

количество подаваемого окислителя в топку при горении топлива оказывает влияние на преобразования минеральных соединений твердого топлива (см. рис. 2-3) и определяет конечный состав золы и шлака;

в составе газов, образованных органическим веществом углей, присутствуют газы разложения минеральной части и испарения ее компонентов (оксиды серы, газы щелочных металлов, железа, кремния).

Температура, °С

Рис. 2. Изменение содержания оксидов кремния (вЮг) в общей массе золошлаковых продуктов, образующихся в топке котельного агрегата, при разных значениях коэффициента избытка воздуха (а) для азейского бурого угля

3 44

а §

О 42 40

а£1

/

/ и /

1000-1100 1100-1200 1200-1300 1300-1400 1400-1500 1500-1600 1600-1700 Температура, °С

Рис. 3. Изменение содержания оксидов кремния (БЮг) в обшей массе золошлаковых продуктов, образующихся в топке котельного агрегата, при разных значениях коэффициента избытка воздуха (а) для ирша-бородинского бурого угля

Учитывая механизмы поведения минеральных компонентов углей в процессе их сжигания, разработан программный комплекс «ЛБЛ/, предназначенный для определения качественного и количественного состава золошлаковых продуктов в зависимости от температуры горения и количества подаваемого воздуха в топку.

Исходной информацией для работы комплекса являются: состав топлива, температура в зоне активного горения, способ шлакоудаления и коэффициент избытка воздуха. В зависимости от получаемого физико-химического состава золошлаковых продуктов предлагаются возможные области их применения согласно требованиям нормативных документов. При необходимости решается обратная задача определения параметров процесса горения как функции заданного состав ЗШП.

В результате расчетных исследований по выявлению зависимостей изменения минеральных соединений углей от режимных параметров определяется химическая эксергия золошлаковых продуктов, формируемых в процессе сжигания азейского и ирша-бородинского бурых углей (рис. 4-5).

2100 1600

а =1,2 ""asi —;

// / // / X а >1,2

V

100 ■ /

1000-1100 1100-1200 1200 1300 1300-1400 1400-1500 1500-1600 16011700

Температура, °С

Рис, 4. Зависимость изменения химической эксергии золошлаковых продуктов азейского угля от температуры горения при рахигчиых значениях коэффициента избытка воздуха (а)

Из рис. 4-5 следует, что наибольшие значения химических эксергии золошлаковых продуктов соответствуют режимам при коэффициенте избытка воздуха равного а = 1,2 и температурах выше 1300 °С.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям влияния температуры (лабораторный, активный) и режимных параметров (промышленный, пассивный) на изменение состава минеральных соединешш в процессе нагрева и сжигания твердого топлива. Кроме того, доказывается, что результаты, получаемые при моделировании процесса горения с помощью вычислительной техники, можно использовать для оценки эффективности работы котла как КЭТУ.

* «ASft»: А - ash - зола; S - slag - шлак; М - materials - материалы; W - wastes - отходы

Температура, °С

Рис. 5. Зависимость изменения химической эксергин золошлаковых проектов ирша-бородинского угля от температуры горения при различных значениях коэффициента избытка воздуха (а)

Лабораторный эксперимент проводился на установке «Печь электрическая сопротивления камерная лабораторная СНОЛ 7,2/1100» (муфельная печь) на кафедре «Теплоэнергетика» ИрГТУ путем прокаливания проб угля при температурах 900 "С, 1000 °С и 1100 °С.

Для лабораторного исследования была разработана методика проведения эксперимента, которая основывается на существующих ГОСТах определения основных технических характеристик твердого топлива.

В качестве топлива в эксперименте использовался азейский бурый уголь Иркутского бассейна.

В процессе лабораторного эксперимента исследовались составы зольных остатков, полученных при прокаливании в муфельной печи исходных проб азейского угля при температурах 900 °С, 1000 °С, 1100 °С.

В результате минералогического анализа было выявлено, что основными минералами в прокаленных пробах являются оксиды железа (магнетит - Ре304> лимонит - РеООН); сульфиды железа (пирит, марказит - РеБг); силикаты кальция, магния (амфиболы, пироксены - (Мд,Ре)[812Об]); полевые шпаты (МаА18110ггСаА123120к; №А1813Ов); кварц (8102). В незначительных количествах присутствуют прочие минералы (турмалин, рутил, гранат, апатит, сфен, мусковит и др.). Стоит отметить, что основная часть минеральных соединений относится к силикатам. Количественные соотношения основных минералов в пробах приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, основную массу зольных остатков (полученных проб после прокаливания при разных температурах) составляет углистое вещество, которое представлено углеродом, содержание которого снижается с повышением температуры, что вполне логично и закономерно, так как известно, что горение угольной пыли включает два периода: тепловую подготовку и собственно горение. В процессе тепловой подготовки частица топлива прогревается, высушивает-

ся и при температуре выше 110 °С начинается тепловое разложение исходного вещества топлива с выделением газообразных летучих веществ. Собственно горение начинается с воспламенения летучих веществ при температуре 400-600 °С, а при температуре около 1000-1100 °С начинается горение кокса. Причем коксовый остаток большинства твердых топлив, в основном, состоит из углерода (от 60 до 97 % массы частицы) и минеральной части.

Таблица 1

Результаты минералогического анализа проб, полученных при лабораторном эксперименте, %

Соединение (формула) Температура, °С

900 1000 1100

магнетит (Ре,04) 0,39 1,06 0,13

лимонит (РеООН) 0,45 0,01 6,6710*

амфиболы, пироксены (Ь^,Ре)Г8120б12 3,03-10° 0,03 6,67-Ю"3

кварц (ЯЮ;) 3,03-10° 3,13-10'' 6,67-10"3

полевой шпат (измененный полевой шпат) - МаЛШЬОз-СаА^ьОз; КА^эОз З.ОЗ-Ю"3 1,25 (6,25) 0,53 (28,73)

углистое вещество (С) 99,15 91,38 70,4

На рис. 6(а) и 6(6) представлены зависимости изменения содержания кварца от температуры, полученные в результате лабораторного эксперимента и по данным математического моделирования процесса горения соответственно.

а) б)

Рис. 6. График изменения содержания кварца (8Юг) от температуры:

а - лабораторный эксперимент, б - результаты расчета на математической модели

На рис. 6(а) зависимость содержания кварца от температуры построена относительно массы пробы топлива, а на рис. 6(6) - относительно кремнийсодер-жащих соединений минеральной части топлива. Таким образом, анализируя рис. 6(а) и 6(6) можно заключить, что характер зависимостей аналогичен для диапазона температур 900-1000 °С и а < 1. Такое же поведение наблюдается и у других минеральных соединений. Это подтверждает возможность применения математических моделей при определении конечного минерального состава золошлаковых продуктов и прогнозирования оптимальных режимных параметров для получения необходимого состава золошлаков при работе котла как КЭТУ.

В качестве результатов промышленного эксперимента использованы данные, полученные при анализе проб угля, золы-уноса и шлака, отобранные во время опытного сжигания смеси ирша-бородинского и ирбейского бурых углей на котлоагрегатах типа БКЭ-320-140 ТЭЦ-6 ОАО «Иркутскэнерго».

Отбор проб осуществлялся в соответствии с общепринятыми требованиями, предъявляемыми при теплотехнических испытаниях котельных установок.

уголь

МЁС03; КеС03; СаС03; БЮ^ Ре2Й и др.

зола-уноса

Б102; СаО; К%0; СаБО,; ЗСаО-5Юа; ЗСа0-А1203; ре203; РезО«; СаССЬ. 4СаОА12ОуСНхМС>2 и др.

(

БЮ,. СаЭО,,; Ре23; Ре203;_А16ЯЮП;

СаО;СНхШ,

1620 °С

стеклофаза; ЗЮ2; АЦвЮ,,; Са0К%0-ЗЮ2; СаБО,; ЗСаОЗЮ2; пироксены: М&31206; Ре2312Ов; СаМй51204; №А131204. и др.

а) б)

Рис. 7. Схема преобразований минеральных соединений угля в котельном агрегате (а), разброс и среднее значения температур по высоте топки при испытаниях котла типа БКЭ-320-140 (б)

Проведенный минералогический анализ проб и анализ данных других подобных работ, проводимых другими авторами, показал, что при температуре в зоне активного горения 1600-1700 °С (рис. 7(6)) в результате сжигания образуются следующие соединения: 8Ю2; СаО; К%0; Са804; ЗСаОЗЮ2; ЗСа0А1203; Ре2Оэ; Ре304; СаС03; 4Са0А1203Ре203; СНхЫО; стеклофаза; А168Ю13; Са0 М£0-8102; Са804; ЗСаО-8Ю2; пироксены: 1У^2Об; Ье2812Об; СаМв8ЬОб; №А181206; содержание их в золе-уноса и шлаке показано на рис. 7(а).

Исходя из результатов (рис. 7) следует, что дашше, полученные эмпирическим путем, не противоречат результатам, которые представлены в главе 3 диссертационной работы.

Таким образом, обобщая данные лабораторного и промышленного экспериментов, можно заключить, что результаты, получаемые с помощью математического моделирования процесса горения, могут быть использованы для оценки работы КЭТУ. Кроме того, проведенные экспериментальные исследования показали, что котел можно использовать как КЭТУ для комбинированного производства тепловой энергии и золошлаковых продуктов необходимого потребительского качества, так как при поддержании определенного температурного уровня в топке будут формироваться те минеральные соединения, которые необходимы потребителям золошлаковых материалов.

Результаты опытных сжиганий ушей различных месторождений на ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» позволяют сделать вывод о достаточной сходимости с данными, полученными при использовании программного комплекса «АЭн». При этом коэффициент корреляции Пирсона равен 0,91.

В пятой главе проведены расчетные и эколого-экономические исследования эффективности работы КЭТУ.

Приведены примеры расчетов котлоагрегатов типа БКЗ-420-140 и БКЗ-320-140 в качестве КЭТУ по предлагаемой комплексной методике оценки эффективности работы в соответствии со схемой, приведенной на рис. 8.

Расчеты показали, что при совместном производстве пара и ЗШП эксерге-тический КПД составляет примерно 57 %, а при выработке пара в чистом виде КПД будет около 50 %, то есть ниже, так как при совместной выработке продуктов необратимость теплообмена будет существенно снижена.

Снижение необратимости теплообмена будет достигаться за счет того, что теплота, выделяемая топливом при сгорании, идет на нагрев воды до парообразного состояния (в экранных поверхностях) и одновременно полезно тратится на осуществления химических реакций минеральных соединений угля. При традиционном подходе к эффективности работы котельной установки, основанном на тепловом балансе, химическая энергия (эксергия) золы и шлака не учитывается.

Другими словами, повышение эксергетического КПД достигается за счет двойного функционирования эксергии в топках энергетических котлов (рис. 9).

Когда говорят о золошлаковых продуктах как материалах, применяемых в промышленных целях, то при вычислении химической эксергии ЗШП необходимо учитывать только те минеральные соединения, которые будут использоваться в этих целях. Например, для строительной промышленности наиболее привлекательными соединениями ямяются такие как Са3БЮз (алит), Рс30, (магнетит), 8102 (кварц), АЦЗ^Оп (муллит).

Алит (Са3ЗЮ5) является основным компонентом портландцемента (45-65 %, остальное - Са28Ю4 (15-30 %); СазА12Об (3-14 %); Са4А12Ре2О10 (10-18 %)). Магнетит (Ре304) может быть использован при производстве цветного цемента, фу-теровочной керамики. Кварц (8Ю2) используется в производстве бетона и бетонных изделий, силикатного кирпича, при производстве тепло- и звукоизолирующих материалов, может быть заменителем природного песка. Муллит (А16812013) - высокотемпературное соединение А1203 с 8Ю2, которое может применяться при производстве огнеупорных теплоизоляционных материалов.

Рнс. 8. Алгоритм комплексного расчета эффективности КЭТУ

Рис. 9. Баланс эксергетичсскнх потоков в паровом котле:

Етот ■ Епара> Еух.г> Егв> Еш,< Еун ~ эксергия топлива, пара, уходящих газов, горячего воздуха,

шлака, уноса соответственно; Ег°£т, Е"^, Е™от, Е^ - потери эксергии при горении, от необратимости теплообмена, в окружающую среду, потери вследствие присосов воздуха соответственно

Если из общей массы ЗШП выделить минеральные соединения, пригодные для строительной индустрии, то зависимости химической эксергии золошлако-вых продуктов углей от температуры горения (см. рис. 4-5), примут вид, представленный на рис. 10-11.

Поэтому, учитывая необходимый состав золы и шлака для использования [ их при изготовлении строительных материалов и изделий, сформулированы рекомендации по оптимальным режимам горения для уплей, сжигаемых на ТЭС 1 ОАО «Иркутскэнерго».

В частности, для азейского угля (см. рис. 10) наибольшее значение химической эксергии ЗШП достигается при режиме работе котла при коэффициенте избытка воздуха а = 1,2 и при температурах от 1300 °С до 1550 °С, что соответствует оптимальным режимам работы топок котлов с твердым шлакоуделением на ТЭС. Для ирша-бородинского бурого угля (см. рис. 11) максимальные значения химической эксергии ЗШП наблюдаются при температурах более 1500 °С (при а < 1,2) и 1600 °С (при а = 1,2). Это указывает на то, что этот уголь целесообразнее сжигать в топках с жидким шлакоудалением, где температура в зоне активного горения находится в пределах 1500-1700 °С.

воздух

область двойного функционирования эксергии

Температура, °С

Рис. 10. Зависимости изменения химической эксергии ценных золошлаковых продуктов азейского угля от температуры горения при различных значениях коэффициента избытка воздуха (а)

. Температура, °С

Рис. 11. Зависимости изменения химической эксергии ценных золошлаковых продуктов ирша-бородинскогоугля от температуры горения при различных значениях коэффициента избытка воздуха(а)

Предложены основные направления использования золошлаковых продуктов, получаемых при сжигании угаей на ТЭС ОАО «Иркутскэнерго», некоторые из них представлены на рис. 8. При этом предлагается ряд мероприятий, направленных на дополнительную обработку (сушка, измельчение и т.п.) ЗШП для увеличения спектра их использования.

Дана оценка эколого-экономической целесообразности получения золош-лковых продуктов определенного состава в топках котлов ТЭС (на примере Н-И ТЭЦ и ТЭЦ-6 ОАО «Иркутскэнерго»).

Выполненный расчет ущерба от уноса золы с золошлакоотвалов и за размещение ЗШО на примере одной из ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» (установленной мощностью 655 МВт и годовым потреблением топлива примерно 2 млн тонн)

показал, что экономия может составить около 200 млн руб. в год. Именно такая сумма идет на содержание золошлакоотвала и размещение ЗШО.

Также отмечено, что при комбинированном производстве тепловой энергии и ЗШП определенных характеристик при энерготехнологическом сжигании угля в топках энергетических котлов возможна экономия природных ресурсов, снижение негативного воздействия на окружающую среду, а также снижение себестоимости самой тепловой энергии примерно на 1,5 %.

В заключении даны основные выводы, сделанные на основе проведенных исследований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана комплексная методика по повышению эффективности работы ТЭС за счет использовании котла как энерготехнологической установки по производству пара и золошлаковых продуктов определенных характеристик. Сформулированы рекомендации по оптимизации процесса горения с комбинированной выработкой пара и золошлаковых продуктов на ТЭС.

2. Разработана методика оценки эффективности работы котельной установки как энерготехнологической на основе эксергетического подхода определения КПД с учетом всех полезных потоков эксергии (тепловая энергия в виде пара и золошлаковые продукты определенного качества).

3. Расчетные исследования показали, что при совместном производстве пара и ЗШП эксергетический КПД будет выше, чем при производстве пара в чистом виде, примерно на 5-7 %, так как при совместной выработке продуктов необратимость теплообмена будет существенно снижена.

4. Экспериментальные исследования показали, что результаты, полученные с помощью физико-химической модели сжигания, могут быть использованы для оптимизации работы КЭТУ. Разработан программный комплекс «AS$» по определению качественно-количественного состава золошлаковых продуктов.

5. При комбинированном производстве тепловой энергии и ЗШП достигается снижение себестоимости тепловой энергии примерно на 1,5 %. Кроме того, применение полученных ЗШП в строительных изделиях, пористых заполнителях, стеновых материалах или ограждающих конструкциях приведет к снижению потерь тепловой энергии и, соответственно, затрат у потребителей, что даст дополнительную экономию тепловой энергии на ТЭС. За счет' снижения затрат на содержание золошлакоотвала и размещение ЗШО (экологический аспект) может быть получен существенный экономический эффект (до 200 млн руб. в зависимости от мощности источника).

7. На основе разработанной методики проведены расчетные исследования для котлов Tima БКЗ-320-140 и БКЗ-420-140, работающих на бурых углях Азей-ского и Ирша-бородинского месторождений. Определены оптимальные режимы работы котлов для получения максимальной термодинамической эффективности и минимального загрязнения окружающей среды.

Осповпые результаты диссертационной работы отражены в следующих печатных работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Коваль Т.В. Образование и поведение минеральных компонентов твердого топлива в топках энергетических котлов / Т.В. Коваль, В.М. Картавская // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Казань : Изд-во КГЭУ, 2009. № 9-10. С. 149-152.

2. Коваль Т.В. Использование в строительстве золошлаковых материалов, попутно получаемых в котлах источников системы теплоснабжения / Т.В. Коваль, И.И. Айзенберг//Вестник ИрГТУ. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. № 5. С. 94-102.

В других изданиях:

3. Коваль Т.В. Исследование влияния режимных параметров котлов на преобразование минеральной части топлива / Т.В. Коваль, В.М. Картавская // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 134-139.

4. Коваль Т.В. Золошлаки ТЭС - отходы или неиспользуемое сырье? / Т.В. Коваль, М.Н. Самусева // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 158-161.

5. Коваль Т.В. Разработка системы показателей энергетической эффективности использования топлива / В.М. Картавская, Т.В. Коваль // Материалы российской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 449-452.

6. Коваль Т.В. Влияние температурного и окислительно-восстановительного факторов на изменение минеральной части углей в процессе горения / Т.В. Коваль, В.М. Картавкая, М.Н. Самусева // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2008. С. 276-280.

7. Коваль Т.В. Повышение эффективности использования топлива / В.М. Картавская, Т.В. Коваль // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. С. 280-282.

8. Коваль Т.В. Разработка программного комплекса для решения задач утилизации золошлаковых материалов / Т.В. Коваль // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2009. С. 234-236.

9. Коваль Т.В. Использование программного комплекса «AS#» для качественной и количественной оценки состава ЗШМ / Т.В. Коваль, A.C. Аникин //

Сборник тезисов докладов Всероссийского семинара кафедр вузов по теплофизике и теплоэнергетике. Новосибирск : Изд-во Инстшута теплофизики СО РАН, 2009. С. 47.

10. Коваль Т.В. Влияние получения золошлаковых материалов на экономичность производства тепловой энергии / Т.В. Коваль // VII Всероссийская конференция с международным участием «Горение твердого топлива» [Электронный ресурс] : материалы конференции. Новосибирск, 10-13 ноября 2009г. 1 электр. опт. диск (CD-ROM). Загл. с вкладыша конверта.

И. Коваль Т.В. Эксергетический метод определения эффективности работы КЭТУ / Т.В. Коваль, И.И. Айзенберг // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. С. 120-124.

12. Коваль Т.В. Энерготехнологическое использование твердого топлива в топках энергетических котлов / Т.В. Коваль, И.И. Айзенберг, Н.Е. Буйнов // Материалы Всероссийской НПК с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010. С. 156-159.

13. Коваль Т.В. Оценка себестоимости тепловой энергии за счет использования золошлаковых материалов / Т.В. Коваль // Материалы двух Всероссийских конференций «Энергоэффективные, энергосберегающие технологии в образовательном секторе и социальной сфере», «Инженерное оборудование населенных мест и зданий». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010г. С. 28-32.

14. Коваль Т.В. Повышение эффективности работы ТЭС за счет использования ЗШМ / Т.В. Коваль, И.И. Айзенберг // Материалы двух Всероссийских конференций «Энергоэффективные, энергосберегающие технологии в образовательном секторе и социальной сфере», «Инженерное оборудование населенных мест и зданий». Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010г. С. 3-9.

15. Коваль Т.В. Оценка эффективности энерготехнологической переработки твердого топлива в топках энергетических котлов / Т.В. Коваль, И.И. Айзенберг // Сборник научных трудов Всероссийской НПК с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий». Томск : Изд-во ТПУ, 2010. С. 285-288.

Подписано в печать 17.05.2011. Формат 60 х 90 /16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 138. Поз. плана 34н.

Лицензия ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Тепловая электрическая станция — источник тепловой, электрической энергии и золошлаковых отходов.

1.2 Оценка эффективности работы котельной установки на твердом топливе.

1.3 Энерготехнологическое использование твердого топлива

1.4 Общая характеристика минеральной части углей.

Выводы по главе. Цель и задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ (КЭТУ) НА ОСНОВЕ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОДХОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД.

2.1 Химическая эксергия и основные методы ее определения

2.2 Эксергетический метод оценки эффективности теплотехнических процессов.

2.3 Методика и алгоритм расчета эффективности энерготехнологического сжигания топлива в топках энергетических котлов. . . 68 Выводы по главе.

3. МЕТОДИКА И ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА КОНЕЧНЫХ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ПРОДУКТОВ.

3.1 Исследование преобразований минеральной части топлива в процессе подготовки и сжигания в топках котлов ТЭС.

3.1.1 Преобразование минеральных соединений твердого топлива в процессе подготовки и сжигания в топках энергетических котлов.

3.1.2 Влияние температурного и окислительно-восстановительного факторов на изменение минеральной части углей в процессе сжигания.

3.2 Разработка программного комплекса «АЭж» для качественной и количественной оценки состава золошлаковых продуктов, получаемых в КЭТУ.

3.2.1 Исходная информация для формирования программного комплекса и расчетных исследований минерального состава золошлаковых продуктов при сжигании углей.

3.2.2 Результаты анализа и определение рационального состава продуктов сжигания угля.

3.2.3 Работа программного комплекса «AS™».

3.3 Оценка химической эксергии золошлаковых продуктов.

Выводы по главе.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ТОПЛИВА В ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ.

4.1 Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента.

4.2 Результаты экспериментального исследования.

4.3 Опытно-промышленный (пассивный) эксперимент на ТЭС Иркутской области.

4.4 Результаты промышленного экспериментального исследования.

4.5 Сопоставление результатов опытных сжиганий углей и программного комплекса «AS™».

Выводы по главе.

5. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОТЛА В КАЧЕСТВЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.

5.1 Содержание расчетного исследования.

5.2 Пример расчет котла типа БКЗ-320-140 и БКЗ-420-140.

5.3 Сопоставление и анализ результатов.

5.4 Возможные области использования золы и шлака ТЭС ОАО «Иркутскэнерго».

5.5 Оценка экологической и экономической эффективности получения золошлаковых продуктов определенного состава . 134 Выводы по главе.

Актуальность темы исследования. В России, как и в большинстве крупных экономически развитых стран мира, значительное количество тепловой и электрической энергии вырабатывается на тепловых электрических станциях (ТЭС), сжигающих органическое топливо. Основным топливом для ТЭС восточной части России является уголь.

При сжигании угля в топках энергетических котлов ежегодно образуются десятки миллионов тонн золошлаковых отходов (ЗШО), являющихся серьезным источником загрязнения окружающей среды.

Отвалы золошлаков ТЭС занимают большие площади, а их содержание требует значительных эксплуатационных затрат, которые влияют на повышение себестоимости производства энергоносителей.

Проблема переработки и использования ЗШО актуальна во многих регионах России, и Иркутская область не исключение. На территории области действуют 15 тепловых электроцентралей (ТЭЦ), работающих преимущественно на бурых углях, общее потребление которых составляет более 16 млн тонн в год. При этом в золоотвалы ежегодно поступает около 1,72,0 млн тонн золы и шлака, из которых утилизируется не более 2 % отходов. Суммарное количество накопленных ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» золошлаков уже составляет более 80 млн тонн, из которых более 70 млн тонн располагается в природоохраняемой зоне озера Байкал.

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при использовании золы и шлака в промышленности, - это нестабильные фракционный состав и физико-химические характеристики, несоответствующие техническим требованиям потребителей. В свою очередь, физико-химические свойства золы и шлака ТЭС формируются в ходе превращений минерального вещества топлива при горении в котельных установках. Изучение изменений, происходящих с минеральным веществом угля в процессе сжигания, представляет собой часть крупной проблемы использования углей и утилизации их очаговых остатков.

Кроме того, экологические проблемы энергетических предприятий можно и нужно рассматривать совместно с решением наиболее часто выполняемых исследований, связанных с оценкой энергетической эффективности технологий, с выявлением резервов энергосбережения, с повышением термодинамической эффективности процессов сжигания угля и т.п.

Решение указанных проблем становится возможным при использовании твердого топлива на основе технологий, предусматривающих комплексную его переработку, то есть на основе энерготехнологий, позволяющих использовать как органическую, так и минеральную (зольную) составляющие части топлива, а котел — в качестве котельной энерготехнологической установки (КЭТУ).

КЭТУ позволяет помимо пара получать золошлаковые продукты необходимого потребителям качества для дальнейшего полезного использования, например, в стройиндустрии для замены природного сырья. Таким образом, балластная (зольная) масса топлива преобразуется в полезное сырье, не прибегая к масштабным изменениям в традиционной схеме производства тепловой энергии на ТЭС.

Повышение экологических, экономических и термодинамических показателей ТЭС, использующих в качестве основного топлива уголь, является важной и актуальной задачей на ближайшую перспективу.

Объектом исследования в настоящей работе являются котельные установки ТЭС, работающие на твердом топливе.

Предметом исследования является технологический процесс преобразования минеральной (зольной) части топлива при его * горении в топках энергетических котлов.

Целыо работы является повышение эффективности работы ТЭС путем оптимизации работы котельных установок при совместном производстве тепловой энергии и золошлаков определенных характеристик, пригодных для дальнейшего использования.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- теоретическое и экспериментальное исследование влияния физико-химических процессов сжигания углей на минеральный состав золошлаков энергетических котлов;

- разработка программного обеспечения для моделирования процесса сжигания углей и определения качественного и количественного состава золошлаков;

- разработка мероприятий по оптимизации процесса горения, получения необходимого минерального состава золошлаков с учетом их использования в промышленности и народном хозяйстве;

- разработка комплексной методики по определению эффективности работы котла в качестве котельной энерготехнологической установки;

- экономическое обоснование комбинированного производства тепловой энергии и золошлаковых материалов в котлах ТЭС.

Научная новизна работы:

- представлен комплексный подход к повышению эффективности работы ТЭС с учетом полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии;

- разработана методика определения минерального состава золошлаковых продуктов и реализована в виде программного комплекса «АЭ^»;

- разработана методика оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД;

- получены результаты экспериментальных и расчетных исследований по выбору оптимальных параметров работы КЭТУ;

- предложены рекомендации по выбору оптимальных режимных параметров топочного процесса для формирования определенных характеристик золошлаковых продуктов в топках энергетических котлов ТЭС.

Практическая ценность работы заключается в использовании полученных результатов для оптимизации режимов горения топлива с целью повышения эффективности работы котла за счет совместного производства двух видов продукции: пара и золошлаковых продуктов товарного качества. При этом снижается экологическая нагрузка на окружающую среду, себестоимость тепловой энергии и достигается экономия природных ресурсов в связи с заменой природного сырья в стройиндустрии на золошлако-вые материалы.

Рекомендации по оптимизации процесса горения в топках энергетических котлов для совместного получения пара, золы и шлака определенных характеристик использованы на ТЭЦ-6 ОАО «Иркутскэнерго», что подтверждено актом внедрения.

Результаты исследований диссертационной работы внедрены в образовательный процесс подготовки инженеров по специальностям 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика» ГОУ ВПО Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ) при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Основы теории горения топлив», «Котельные установки и парогенераторы», «Основы промышленной экологии» и «Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

- комплексный подход к повышению эффективности работы ТЭС за счет полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии;

- методика оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД. Реализация методики расчета на котлах типа БКЭ-320-140 и БКЗ-420-140;

- результаты экспериментальных и расчетных исследований по выбору оптимальных параметров работы КЭТУ;

- учебный программный комплекс «АБтс» по определению качественно-количественного состава золошлаковых продуктов;

- результаты эколого-экономической оценки совместного производства тепловой энергии и золошлаковых продуктов на ТЭС. Снижение себестоимости тепловой энергии за счет реализации продукции на основе золошлаков.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается применением i. фундаментальных законов термодинамики, химической кинетики и достижений прикладных научных дисциплин, сопряженных с предметом исследования, а также исследованиями, представленными в известных работах других авторов и сопоставлением результатов расчета с опытными данными разных авторов.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, подготовке и непосредственном проведении лабораторных экспериментов по определению влияния температуры на преобразования минеральных соединений твердого топлива. Автором разработана методика оценки эффективности КЭТУ на основе эксергетического метода, проведены расчетные исследования режимов работы КЭТУ и выполнен анализ полученных результатов исследования. Все исследования по теме диссертации выполнены лично автором под руководством научного руководителя.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (Иркутск, ИрГТУ, апрель 2007-2010 гг.); на конференции по теме «Использование золошлаковых материалов (ЗШМ) ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» в качестве повторно возобновляемых ресурсов в Иркутской области» (Ангарск, ноябрь 2007 г.); на круглом столе по теме: «Инновационные технологии для снижения себестоимости жилья» (Иркутск, «Сибэкспоцентр», апрель 2009 г.); на VI Всероссийском семинаре кафедр ВУЗов по теплофизике и теплоэнергетике (Красноярск, СФУ, май 2009 г.); на VII Всероссийской конференции с международным участием «Горение твердого топлива» (Новосибирск, ноябрь 2009 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Инженерное оборудование населенных мест и зданий» (Иркутск, ИрГТУ, март 2010 г.); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий» (Томск, ТПУ, июнь 2010 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 13 статей в сборниках материалов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Общий объем работы составляет 173 страницы машинописного текста, включая 67 рисунков и 34 таблицы. Список литературы включает 125 наименований.

Выводы по пятой главе проведены экспериментальные исследования влияния температуры (лабораторный, активный) и режимных параметров (промышленный, пассивный) на изменение состава минеральных соединений в процессе нагрева и сжигания твердого топлива; в результате экспериментальных исследований выявлено, что данные, получаемые с помощью математического моделирования процесса горения, могут быть использованы для оценки работы КЭТУ. Кроме того, подтвердено, что котел возможно использовать как КЭТУ для комбинированного производства тепловой энергии и золошлаковых продуктов необходимого потребительского качества, так как при поддержании определенного температурного уровня в топке будут формироваться те минеральные соединения, которые необходимы потребителям золошлаковых материалов; предложены основные направления использования золошлаковых продуктов, получаемых при сжигании углей на ТЭС ОАО «Иркутскэнерго»; результаты опытных сжиганий углей различных месторождений на ТЭС ОАО «Иркутскэнерго» позволяют сделать вывод о достаточной сходимости с данными, полученными при использовании программного комплекса «А8ж».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрена одна из актуальных проблем накопления и полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии на ТЭС, сжигающих твердое топливо. Основные выводы и результаты работы состоят в следующем:

1. Разработана комплексная методика по повышению эффективности работы ТЭС за счет использовании котла как энерготехнологической установки по производству пара и золошлаковых продуктов определенных характеристик. Сформулированы рекомендации по оптимизации процесса горения с комбинированной выработкой пара и золошлаковых продуктов на ТЭС.

2. Разработана методика оценки эффективности работы котельной установки как энерготехнологической на основе эксергетического подхода определения КПД с учетом всех полезных потоков эксергии (тепловая энергия в виде пара и золошлаковые продукты определенного качества).

3. Расчетные исследования показали, что при совместном производстве пара и ЗШП эксергетический КПД будет выше, чем при производстве пара в чистом виде, около 5 %, так как при совместной выработке продуктов необратимость теплообмена будет существенно снижена.

4. Экспериментальные исследования показали, что результаты, полученные с помощью физико-химической модели сжигания, могут быть использованы для оптимизации работы КЭТУ. Разработан программный комплекс «АЭЖ» по определению качественно-количественного состава золошлаковых продуктов.

5. При комбинированном производстве тепловой энергии и ЗШП достигается снижение себестоимости тепловой энергии примерно на 1,5 %. Кроме того, применение полученных ЗШП в строительных изделиях, пористых заполнителях, стеновых материалах или ограждающих конструкциях приведет к снижению потерь тепловой энергии и, соответственно, затрат у потребителей, что даст дополнительную экономию тепловой энергии на ТЭС. За счет снижения затрат на содержание золошлакоотвала и размещение ЗШО (экологический аспект) может быть получен существенный экономический эффект (до 200 млн руб. в зависимости от мощности источника).

6. На основе разработанной методики проведены расчетные исследования для котлов типа БКЗ-320-140 и БКЗ-420-140, работающих на бурых углях Азей-ского и Ирша-бородинского месторождений. Определены оптимальные режимы работы котлов для получения максимальной термодинамической эффективности и минимального загрязнения окружающей среды.

1. Данилов О.Л., Костюченко П.А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов / Под общ.ред. О.Л. Данилова, П.А. Костюченко. Москва, 2006. — 668 с.

2. Эмдин C.B. Стратегические проектные решения по развитию энегетики Иркутской области: учеб. пособие / C.B. Эмдин, В.В. Федчишин, А.Н. Кудря-шов, В.В. Воронков. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. - 135 с.

3. Вишня Б.Л. Перспективные технологии удаления, складирования и использования золошлаков ТЭС / Б.Л. Вишня, В.М. Уфимцев, Ф.Л. Капустин — Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2006. 156 с.

4. Абрамов А.И. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: учеб. пособие / А.И. Абрамов, Д.П. Елизаров, А.Н. Ремезов и др.; Под ред. A.C. Седлова. М.: изд-во МЭИ, 2001. - 378с.

5. Деятельность ЗАО «Иркутскзолопродукт». Рекламный проспект ОАО «Иркутскэнерго», 2008. 4 с.

6. Программа переработки и использования золошлаковых материалов электростанций ОАО «Иркутскэнерго» на 2005-20 Югода. Разработанная в 2004г. и утвержденная ОАО «Иркутскэнерго» и Администрацией Иркутской области.

7. Дик Э.П. Сравнение свойств золы от сжигания углей и нетрадиционных видов топлива / Э.П. Дик, Г.Л. Рябов, А.Н. Тутов, А.Н. Соболева // Теплоэнергетика № 3, 2007. С.60-64.

8. Кашкаров П.Н. Экологические проблемы энергетики / П.Н. Кашкаров // Энергетик, 2010, №3. С.23-25.

9. Косова О.Ю. Разработка и моделирование установки для термической обработки горючих сланцев: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.14.04 / Саратовский государственный технический университет. — Саратов, 2008. 19 с.

10. Будилов О.И. Совершентсвование экологических характеристик действующей ТЭС на ирша-бородинском угле: автореф. канд. техн. наук: 05.14.14 / О.И. Будилов; Томский политехнический институт им. С.М. Кирова. Томск, 1990.-22 с.

11. Усманов Н.В., Усманов H.H. Производство силикатного кирпича и других строительных материалов из золы-уноса и шлаков энергогенерирующих компаний / Аналитический обзор. Казань, 2008г. — 13 с.

12. Самусева М.Н. Золошлаковые материалы альтернатива природным материалом / М.Н. Самусева, Т.И. Шишелова // Фундаментальные исследования. - 2009. - №2. - С.75-77.

13. Самусева М.Н. Использование ЗШО в качестве сорбента для очистки сточных вод / М.Н. Самусева, Т.И. Шишелова // Современные наукоемкие технологии. -2008. №5. - С.220-223.

14. Коваль Т.В. Золошлаки ТЭС отходы или неиспользуемое сырье? / Т.В. Коваль, М.Н. Самусева // Материалы всероссийской НПК «Повышение эффективности производства и использования энергии в Условиях Сибири». -Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2007. - С. 158-161.

15. Самусева М.Н. Направление использования золошлаковых материалов ТЭС Иркутской области в качестве вторичного сырья / М.Н. Самусева, Т.И. Шишелова // Успехи современного естествознания. 2007. - №8. — С.41-43.

16. Целыковский Ю.К. Экологические и экономические аспекты утилизации золошлаков ТЭС.

17. Целиковский Ю.К. Финансирование природоохранной деятельности. Современное законодательство зарубежных стран в области охраны окружающей среды / Ю.К.Целиковский. Общие вопросы электроэнергетики. НРЭ № 3, 2003 г.-С. 6-9.

18. Седлов A.C. Экологические показатели тепловых электростанций / A.C. Седлов // Теплоэнергетика. 1992. № 7. С.5-7.

19. Степанов B.C. Обобщенный показатель негативного воздействия технических объектов на окружающую среду / B.C. Стапанов, Т.Б. Степанова. — Новосибирск, 2010.

20. Вдовенко М.И. Минеральная часть энергетических углей / М.И. Вдо-венко. А-Ата, 1973. - 233с. 256 с.

21. Деринг И.С. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах / И.С. Деринг. Красноярск, 1973. - 213 с.

22. Отс A.A. Процессы в парогенераторах при сжигании сланцев и кан-ско-ачинских углей / A.A. Отс. М.: Энергия, 1977. - 312 с.

23. Отс A.A. Коррозия и износ поверхностей нагрева котлов / A.A. Отс. — М.: Энергоатомиздат, 1987. 272с.

24. Галилеева Е.А. Золы и шлакование камерных топок // Сб. ВТИ: Повышение бесшлаковочной мощности паровых котлов. M.-JL, Госэнергоиздат, 1947.-С. 44-52.

25. Шарловская М.С. Влияние минеральной части сибирских углей на загрязнение поверхностей нагрева парогенераторов / М.С. Шарловская, A.C. Рив-кин. Новосибирск: Наука, 1973. - 241 с.

26. Савинкина М.А. Золы канско-ачинских бурых углей / М.А.Савинкина,

27. A.Т. Логвиненко. Новосибирск: Наука, 1979. - 178 с. 165 с.

28. Гранулирование золошлаков метод утилизации и экологически чистого складирования отъходов ТЭС / Вишня Б.Л. и др. // Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистки котлов: сб. докл. III науч.-практ. конф. Челябинск, 2001. -Т.2.- С. 142-152.

29. Удаление и складирование золошлаков тепловых электростанций, вы-рианты и перспективы развития / Б.Л. Вишня, В.М. Уфимцев, Ю.Я. Сирота,

30. B.Г. Пантелеев // Гидротехническое строительство, 1994. № 11.- С.24-28.

31. Карпов И.К. Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии. -Новосибирск: Наука, 1981. 243 с.

32. Valcovic V. Trace element in coal //CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, 1983.-V.l.-218 p.

33. Картамышев A.A. Физико-химическая модель сжигания высокозольных твердых топлив: автореф. дис. канд. техн. наук: 02.00.01 / A.A. Картамышев; Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН. Иркутск, 1992. - 20 с.

34. Деринг И.С. Котельные установки и парогенераторы. Паровые котлы и котельные установки: Учеб. Пособие / И.С. Деринг, С.А. Михайленко. -Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. 319 с.

35. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В.М. Бродянсктй. — М.: Энергия, 1973. 296 с.

36. Сидельковский JI.H. Парогенераторы промышленных предприятий: учеб. для студентов вузов / JI.H. Сидельковский, В.Н. Юренев. М.: Энергия, 1978-336 с.

37. Липов Ю.М. Котельные установки и парогенераторы / Ю.М. Липов, Ю.М. Третьяков. — Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. 592 с.

38. Казаринов С.И. Обеспечение экономичности работы паровых котлов ТЭС: учеб.пособие. М.: ВИКПэнерго, 1989. - 39 с.

39. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод /под ред. Н.В. Кузнецова. М.: Энергия, 1973. - 296 с.

40. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). СПб: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998.-256 с.

41. Трембовля В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, Л.А. Авдеева. М.: Энергия, 1977. - 296 с.

42. РД 153-34.1-26.303-98. Методические указания по проведению эксплуатационных испытаний котельных установок для оценки качества ремонта.

43. Равич М.Б. Топливо и эффективность его использования / М.Б. Равич. -М.: Наука, 1971.-358 с.

44. Сидельковский Л.Н. Эксергетические балансы огнетехнических процессов / Л.Н. Сидельковский, Э.Я. Фальков. М.: МЭИ, 1967. - 55 с.

45. Степанов B.C. Химическая энергия и эксергия веществ / B.C. Степанов. — Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1990. 163 с.

46. Степанов B.C. Эффективность использования энергии / B.C. Степанов, Т.Б. Степанова. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1994.-257 с.

47. Arendts J. Reference states // Energy. 1980. - Vol. 5. - P. 664-667.

48. Назмеев Ю.Г. Организация энерготехнологических комплексов в нефтехимической промышленности: монография / Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина. -М.: Изд-во МЭИ, 2001.-364 с.

49. Александров A.A. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок: Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 158 с.

50. Мингалеева Г.Р. Оценка термодинамической эффективности процесса сушки угля в системах подготовки топлива с центральным пылезаводом / Г.Р. Мингалеева, Ю.Г. Назмеев // Известия АН. Энергетика. № 6. 2005. С. 132-136.

51. Назмеев Ю.Г. Системы топливоподачи и пылеприготовления ТЭС: справочное пособие / Ю. Г. Назмеев, Г. Р. Мингалеева. М.: Изд-во МЭИ, 2005. -480 с.

52. Андрющенко А.И. О разделении расхода топлива и формировании тарифов на ТЭЦ / А.И. Андрющенко // Теплоэнергетика, 2004. — №8.

53. Цоколаев И.Б. Показатели энергетической эффективности ТЭЦ / И.Б. Цоколаев // Новости теплоснабжения. 2009. - № 2. — С.34-36.

54. Цоколаев И.Б. Полный-относительный КПД ТЭЦ / И.Б. Цоколаев // Новости теплоснабжения. -2008. — № 10. С.22-24.

55. Цоколаев И.Б. Теплофикация / И.Б. Цоколаев // Новости теплоснабжения. -2008. № 6. - С.24-28.

56. Цоколаев И.Б. Затраты топлива на электрическую и тепловую энергию при совместном производстве / И.Б. Цоколаев // Новости теплоснабжения. -2009.-№ 1. С.32-35.

57. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения / В.М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек; под ред. Бродянского В.М. М.: Энерго-атомиздат, 1988.-288 с.

58. Сажин Б.С. Эксергетический метод в химической технологии / Б.С. Сажин, А.П. Булеков. М.: Химия, 1992. - 208 с.

59. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. -М: Энергия, 1969. — 368 с.

60. Чуханов З.Ф. Комплексное энерготехнологическое использование топлива / З.Ф.Чуханов, Л.Н. Хитрин, В.А. Голубцов // Вестник РАН. 1956. - №1 - С.27-37.

61. Химия и переработка угля / В.Г. Липович, Г.А. Калабин, И.В. Калечиц и др.- М.: Химия, 1988. 336 с.

62. Эффективность энергетических технологий: термодинамика, экономика, прогнозы / Каганович Б.М., Филиппов С.П., Анциферов Е.Г. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. -256 с.

63. Блохин А.И. Угольные мини-ТЭС с внутрицикловым пиролизом топлива / А.И. Блохин и др. // Электрические станции. 2005. № 7. С.25-33.

64. Афанасьева О.В. Эксергетическая эффективность угольных мини-ТЭС как критерий перспективности их широкого использования / О.В. Афанасьева, Г.Р. Мингалеева // Химия твердого топлива. №1. 2009. С. 64-69.

65. Шаргут Я. Эксергия / Я. Шаргут, Р. Петела // Перевод спольск. М.: Энергия, 1968.-279 с.

66. Тиссен Д. Состав и происхождение минеральных веществ в угле / Д. Тиссен // Химия твердого топлива. сб.1 - М.: Изд.иностр.лит., 1951. - С.51-69.

67. Крюкова В.Н. Угли Иркутского бассейна: состав и свойства / В.Н. Крюкова, Т.Н. Комарова, В.П. Латшюв, H.A. Попова. Иркутск.: Изд. Ирк. универ, - 1988.-255с.

68. Ульянов Б.А. Энерготехнология химических производств. Методы термодинамического анализа: учебное пособие / Б.А. Ульянов, Г.В. Башлыков, Б.И. Щелкунов. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 1998. - 253 с.

69. Наумов Г.Б. Справочник термодинамических величин (для геологов) / Г.Б.Наумов, Б.Н. Рыженко, И.Л. Ходаковский. М.: Атомиздат, 1971. - 240 с.

70. Карапетьянц М.Х. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ / М.Х. Карапетьянц, М.Л. Карапетьянц. — М.: Химия, 1968.-472 с.

71. Брицке Э.В. Термодинамические константы неорганических веществ / Э.В. Брицке, А.Ф. Капустинский, Б.К. Веселовский и др. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949.-1012 с.

72. Степанов B.C. Термодинамические исследования металлургических процессов: энергетические балансы, эксергетический анализ / B.C. Степанов, С.В. Степанов. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2006. - 380 с.

73. Сборник задач по технической термодинамике: учеб. пособие / Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов, Н.Я. Филатов. М.: Издательство МЭИ, 2000. - 356 с.

74. Вукалович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара / М.П. Вукалович. М.-Л.: ГЭИ, 1963.

75. Вукалович М.П. Термодинамические свойства газов / М.П. Вукалович, В.А. Кириллин, С.А. Ремезов, B.C. Силецкий, В.Н. Тимофеев. М.: Маш-гиз, 1953.

76. Захаров Н.Д. Эксергия органических топлив / Н.Д. Захаров // Изв. вузов. Энергетика. 1970. - № 9. - С.63-67.

77. Основы теории тепловых процессов и машин (в 2-ух частях) / Н.Е. Александров, А.И. Прокопенко. М.: - БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. -560 с.

78. Пронин М.С. О надежности жидкого шлакоудаления при сжигании углей Канско-Ачинского бассейна / М.С.Пронин, М.Я. Процайло, Ю.Л. Маршак // Теплоэнергетика. 1982. - №3. - С.58-59.

79. Вдовенко М.И. Влияние минеральной части энергетических углей на работу котлоагрегатов / М.И. Вдовенко, B.C. Бадакер, Н.Б. Киселев, Л.В. Москаленко. -Алма-Ата: Наука, 1990. 148 с.

80. Галилеева Е.А. Золы и шлакование камерных топок / Е.А. Галилеева // Сб. ВТИ: Повышение бесшлаковочной мощности паровых котлов. М.-Л., Госэнергоиздат, 1947. — С. 44-52.

81. Состав и свойства золы и шлака ТЭС / В.Г. Пантелеев, Э.А. Ларина, В.А. Мелентьев и др.; Под ред. В.А. Мелентьева. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. —278 с.

82. ГОСТ 25818-91. Зола-уноса ТЭС для бетонов. Введен 1991-01-07. -М.: Изд-во стандартов, 1991. - 12 с.

83. ГОСТ 2664-85. Щебень и песок из шлаков ТЭС для бетонов. Технические условия. Введен 1987-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1988. - 10 с.

84. ГОСТ 25592-91. Смеси золошлаковые ТЭС для бетонов. Технические условия. Введен 1991-01-07. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 14 с.

85. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. Введен 1987-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1985; ИПК Изд-во стандартов, 2005. - 8 с.

86. Srinivas Т., Gupta A.V.S.S.K.S., Reddy B.V., Nag Р.К. Parametric analysis of coal based combined cycle power plant // Int. J. Energy Res. 2006. V.30 - P. 19-36.

87. ГОСТ 11022-95. Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности. Введен 1997-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 8 с.

88. Earnet C.V., Brennan W.P, Fyans R.L., Characterization and recognition of mineral in coal by thermal methods of analysis // Proceedings of the 2-nd European symposium of thermal analysis, Adendeen, 1-4 sept. — London. -1981- p.517-520.

89. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. -М.: Изд-во «Металлургия», 1968. 155 (145) с.

90. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976.279 с.

91. Yamauchi S., Fueki К. New thermodynamic functions theta function and reference exergy of elements // Data for science and technology: Proc. 7th CODATA conf., Kyoto, 1980. Oxford, 1981. - P. 242-245.

92. Зетгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зетгинидзе. М.: Наука, 1976. - 147 с.

93. Белосельский Б.С. Описание лабораторных работ. Энергетическое топливо / Б.С. Белосельский, В.К. Соляков. М.: МЭИ, 1970. - 75 с.

94. Процайло М.Я. Исследование качества и совершенствование методов сжигания углей Канско-Ачинского бассейна: автореф. докт. техн. наук / М.Я. Процайло. Москва, 1985. - 52 с.

95. Алехнович А.Н. Прогнозирование и контроль шлакования котлов: автореф. докт. техн. наук / А.Н. Алехнович. Челябинск, 1995. — 50 с.

96. Алехнович А.Н. Результаты исследований шлакующих свойств углей на огневом стенде УралВТИ / А.Н. Алехнович, Н.В. Артемева, В.В. Богомолов,

97. B.А. Родионов // Сборник докладов третьей НПК «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов». Челябинск, УралВТИ, 2001. —1. C.63-80.

98. Налимов В.В. Применение математической статстики при анализе вещества / В.В. Налимов. М.: Физматгиз, 1960. — 430 с.

99. Эстеркин Р.И. Теплотехнические измерения при сжигании газового и жидкого топлива: Справочное руководство / Р.И. Эстеркин, A.C. Иссерлин, М.И. Певзнер. Л.: Недра, 1981.-424 с.

100. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций / под ред. A.M. Леонкова. — Минск: Беларусь, 1974. 368 с.

101. Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справ. / А.К. Внуков. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 176 с.

102. РД 34.02.303-91. Отраслевая инструкция по нормированию вредных выбросов в атмосферу для тепловых электростанций и котельных. Свердловск: Уралтехэнерго, 1991.

103. Хрилев JI.С. Сравнительная оценка отечественных и зарубежных методов разделения расхода топлива и формирования тарифов на ТЭЦ / Л.С. Хрилев, В.А. Малафеев, A.A. Хараим, И.М. Лившиц // Теплоэнергетика. 2003. — № 4. - С. 45-54.

104. Основы практической теории горения: учебное пособие для вузов / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергоатомиздат, 1986. — 312 с.

105. Основы практической теории горения: учеб. пособие / под ред. В.В.Померанцева. Л.: Энергия, 1973.-264 с.

106. Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства / Д.М. Хзма-лян, Я.А. Каган. -М.: Энергия, 1976. 487 с.

107. Сорокина Л.А. Основы теории горения топлив: учебное пособие / Л.А. Сорокина, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов, В.А. Баширин, A.M. Эйзлер. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 160 с.

108. Синярев Г.Б. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов / Г.Б. Синярев, H.A. Ватолин, Б.Г. Трусов, Г.К. Моисеев. -М.: Наука, 1992. 263 с.

109. Ватолин H.A. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах / H.A. Ватолин, Г.К. Моисеев, Б.Г. Трусов. — М.: Металлургия, 1994. 352 с.

110. Карпенко Е.И. Плазменно энергетические технологии топливоис-пользования / Е.И. Карпенко, В.Е. Мессерле. Новосибирск: Наука, 1998. — 385с.

111. Трусов Б.Г. Программная система ТЕРРА для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах / Б.Г. Трусов // III Международный симпозиум «Горение и плазмохимия». — Алматы, 2005. — С. 94-99.

112. Андрющенко А.И. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций / А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов. М.: Высш. шк., 1983. -254 с.

113. Андрющенко А.И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций / А.И. Андрющенко. М.: Высш.шк., 1963. — 230 с.

114. ЗАО «Иркутскзолопродукт» Электронный ресурс. Режим доступа: www.zoloprod.irkutskenergo.ru, 2011. (15.04.2011).