автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Разработка научных основ создания экологически чистой угольной ТЭС на принципе мультикомплекса, обеспечивающей интеграцию электроэнергетической системы Монголии

На правах рукописи

Халтарын ЭНХЖАРГАЛ

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ СОЗДАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ УГОЛЬНОЙ ТЭС НА ПРИНЦИПЕ МУЛЬТИКОМПЛЕКСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ИНТЕГРАЦИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОНГОЛИИ

Специальность: 05.14.01 - энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ИРКУТСК 2012

005056483

Работа выполнена в Монгольском государственном университете нау технологии (г. Улан-Батор, Монголия), Федеральном государствен» бюджетном учреждении науки Институте теплофизики им. С.С. Кутателад Сибирского отделения Российской академии наук (г. Новосибирск, Р<3 Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте сист< энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академ! наук (ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск, РФ)

Официальные оппоненты: Степанов Владимир Сергеевич

Ведущая организация - ФГАОУ ВПО Уральский федеральный

государственный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Защита состоится «25» декабря 2012 г. в «09:00» часов на заседани диссертационного совета Д 003.017.01 при ИСЭМ СО РАН по адресу: 664033, ] Иркутск, ул. Лермонтова, 130, ауд. 355.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЭМ СО РАН по адрес} 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130, каб. 407.

Отзывы на автореферат следует направлять в двух экземплярах в адре диссертационного совета Д 003.017.01 по адресу: 664033, г. Иркутск, ух Лермонтова, 130, каб. 207.

д.т.н., проф.,

ФГБОУ ВПО Иркутский государственный технический университет, профессор

Самородов Герман Иванович

д.т.н., проф.,

Филиал ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» Сибирский научно-исследовательский Институт энергетики, научный руководитель отдела

Таиров Эмир Асгадович

Д.т.н.,

ФГБУН Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, главный научный сотрудник

Автореферат разослан « » м>,р 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время, в связи с переходом экономики Монголии на новый этап активного развития, определяемый высокими темпами освоения и переработки природных ресурсов, сельского хозяйства, жизнеобеспечивающей инфраструктуры, перед энергетикой страны поставлены амбициозные задачи, которые требуют оценки и переосмысления существующей ситуации. На основе этого должны быть предложены инновационные стратегические направления, которые бы способствовали становлению экономики в Монголии и обеспечили дальнейшее устойчивое развитие самой энергетической отрасли как ведущей области экономики страны, так и энергетической, следовательно, экономической самостоятельности и безопасности страны в целом. Для реализации этой цели очень важно правильно и научно-обоснованно определить основную сырьевую (ресурсную) базу энергетики, концепцию создания собственных электрогенерирующих источников, электрические связи и в целом рациональную структуру объединенной энергосистемы Монголии, опираясь на которые должен развиваться топливно-энергетический комплекс (ТЭК) страны. Этот вопрос, прежде всего, связан с наличием имеющихся первичных энергетических ресурсов и эффективным их использованием. В Монголии в значительных объемах имеется три основных вида первичных энергоресурсов, включая угли, природный уран и возобновляемые энергетические ресурсы в виде солнечной, ветровой энергии и подземной теплоты. Необходимо определить, какие из этих энергоресурсов являются приоритетными для перспективного использования, какие из них будут применяться в ограниченном масштабе для покрытия, например, местных энергетических нужд, а какие будут ориентированы на экспортные поставки.

В соответствии с ранее выполненными исследованиями дальнейшее развитие энергетической отрасли Монголии связано с освоением Шивэ-Овооского месторождения (ШОМ) угля и предусматривает строительство угольной ТЭС большой мощности (на уровне 36004800 МВт) в районе этого месторождения.

В связи с этим вопросы тщательного изучения свойств шивэ-овооского угля (ШОУ) и разработки научно-технологических основ его энергетического использования путем строительства крупной современной ТЭС, ориентированной на внутреннее потребление электроэнергии и ее экспорт на внешний рынок, является одними из первоочередных задач, стоящих перед будущим монгольской энергетики и экономики.

В научном плане здесь необходимо разрабатывать новую экологически чистую технологию сжигания ШОУ в топке парогенератора большой единичной мощности в комплектации энергоблока с целью сооружения

крупной ТЭС, обеспечивающей создание объединенной (единой) электроэнергетической системы (ОЭЭС) Монголии.

В области методологии и решения рассматриваемых вопросов выделяется несколько направлений, имеющих достаточно большую историю. Среди работ по системному обоснованию развития электроэнергетического комплекса следует выделить публикации Батхуяга С., Беляева Л.С., Волькенау И.М., Волкова Э.П Воропая Н.И., Ершевича В.В., Зейлигера А.Н., Макарова A.A., Мелентьева JI.A., Мызина А.Л., Нуурея Б., Руденко Ю.Н., Хабачева Л.Д., Ханаева В.А. и др. Методическим вопросам обоснования и повышения эффективности ТЭС посвящены работы Андрющенко А.И., Клера A.M., Левенталя Г.Б., Ноздренко Г.В., Попырина Л.С., Хрилева Л.С. и др. Механизмы горения угля и топочные процессы рассматриваются в работах Бабия В.И., Голованова Н.В., Григорьева К.А., Делягина Г.Н., Кнорре Г.Ф., Канторовича Г.В, Паркуса Г., Саломатова В.В., Хитрина Л.Н. и др. В этих работах предлагаются научно-методические и практические разработки по рассматриваемым направлениям. Вместе с тем, их применение для условий Монголии требуют дополнительного развития и модификации.

Эти вопросы являются предметом исследования настоящей диссертационной работы. В ней рассматривается проблема развития ТЭК Монголии в органически связанных и объединенных воедино технических, экономических и экологических задач, что составило основу нового подхода решения крупных комплексных народно-хозяйственных проблем, поставленных на современном этапе. Задачи, которые решаются в диссертационной работе, являются приоритетными и соответствуют целеполагающим ориентирам энергетической стратегии страны, разработанной Министерством минеральных ресурсов и энергетики Монголии. Они в полной мере отвечают направлениям сотрудничества стран Северо-Восточной Азии (СВА) в области энергетики и экономики, а также согласуются с первоочередными направлениями освоения минеральных ресурсов, заложенными в Программе устойчивого развития Монголии.

Цели и задачи, решаемые в работе. Обоснование и разработка научно-методических и технологических основ создания энергоэффективной и экологически чистой угольной ТЭС в концепции мультикомплекса, работающего по безотходной технологии, с получением широкой гаммы товарной продукции с потребительскими свойствами и их практическое применение для формирования на базе крупной ТЭС оптимальной структуры вновь создаваемой ОЭЭС Монголии.

В соответствии с общей целью были поставлены и решены следующие задачи.

1. На основе всестороннего анализа проблем, сложившихся в ТЭК Монголии, обосновываются основные требования к перспективной структуре электроэнергетической системы, современным теплоэнергетическим источникам, энергоэффективным технологиям и оборудованию, использующим бурые угли.

2. Комплексное изучение свойств ШОУ и его золы, ориентированные на выбор и разработку технологий и оборудования для его сжигания.

3. Моделирование и расчет процессов термоподготовки и горения угля ШОМ, как многоэтапного процесса сжигания топлива с целью получения расчетных зависимостей и номограмм для инженерной практики.

4. Исследование сжигания ШОУ с целью разработки эффективной конструкции топки энергетического парогенератора, позволяющей интенсифицировать процесс горения и максимально сократить выход вредных газообразных компонентов в окружающую среду.

5. Разработка технических решений и конструктивных особенностей технологической схемы экологически чистой ТЭС в концепции мультикомплекса и проведение эколого-экономических исследований с учетом востребованности выпускаемой товарной продукции и минимизации экологического ущерба.

6. Разработка стратегии развития электроэнергетической системы Монголии на базе крупных угольных электростанций, в том числе в виде многопродуктового мультикомплекса.

7. Разработка основных направлений перспективного развития Монгольской электроэнергетической системы и определение ее места в общем экономико-энергетическом пространстве СВА.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались теоретические и экспериментальные методы. В основу теоретических исследований положены методология системных исследований в энергетике и математическое моделирование термоподготовки и горения угля и изучение топочного процесса на ЗЭ модели. Экспериментальные исследования направлены на лабораторное изучение, апробацию математических моделей, проверку полученных теоретических результатов и получение исходных данных для создания вихревой топки. Методология системных исследований применялась для комплексной оценки современного состояния электроэнергетического комплекса Монголии и определения его перспективного развития.

На защиту выносятся. 1. Научно-методические разработки -методические принципы формирования объединенной энергосистемы Монголии с учетом специфики энергопотребления и расположения энергопотребителей; методология создания энерго-, пром-, агрокомплекса, основанного на экологически чистой ТЭС (ЭЧТЭС), работающей по безотходной технологии; развитие пространственной (30) математической модели топочных процессов в вихревой топке, включающей полное описание протекающих в ней процессов.

2. Теоретические результаты - расчетные формулы и номограммы, аналитически описывающие основные процессы термоподготовки и горения угля; ЗБ моделирование топочного процесса в вихревой топке с горизонтальной закруткой.

3. Результаты экспериментальных исследований - численные характеристики свойств ШОУ и его минеральной части; графические представления процесса горения шивэ-овооского угля в топке энергетического парогенератора.

4. Научно-технические разработки - схемно-структурные и технические решения создания объединенных электроэнергетических систем на примере монгольской ОЭЭС; принципиальная технологическая схема мультикомплекса; теплотехнически эффективная конструкция парогенератора с вихревой топкой и компоновка котельного цеха ТЭС.

Научная новизна. Предложена постановка и комплексный подход для формирования стратегии развития электроэнергетической системы целого экономического региона (в данном случае отдельно взятой страны), включающие изучение свойств топлива, разработку технологии его сжигания, конструктивные решения создания крупных ТЭС, их интеграцию в энергосистему.

Выполнен анализ ресурсной базы и современного состояния ТЭК Монголии в концепции создания ОЭЭС страны и выбора структуры ее генерирующих мощностей с учетом внутренних и внешних влияющих факторов.

Предложены основополагающие принципы и технологические решения создания ОЭЭС Монголии.

Впервые предложена комплексная концепция и научно-технологический подход создания крупного электрогенерирующего источника, основанные на изучении полного жизненного цикла энергетического топлива (на примере низкокачественного угля ШОМ Монголии) и представленных в виде энерго-, пром-, агрокомплекса, базирующихся на экологически чистой ТЭС.

Впервые проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по сжиганию угля ШОМ для разработки оптимальной конструкции вихревой топки энергетического парогенератора и организации топочного процесса с минимальным выходом вредных веществ.

Получены приближенные аналитические формулы для инженерных расчетов основных этапов термоподготовки и горения угля.

Практическая значимость и реализация результатов. Разработанные и изложенные в диссертации результаты являются научно-технической основой создания крупной ЭЧТЭС, располагаемой на Шивэ-Овооском угольном разрезе Монголии. Предложенные методы сжигания угля, очистки продуктов сгорания от оксидов азота и серы и утилизации золы позволяют производить непосредственно на ТЭС минеральные удобрения, необходимые для сельскохозяйственного производства, наладить производство цемента, строительных материалов и изделий из них.

На основе проведенных в диссертационной работе комплексных исследований ШОУ становится возможным широкое его использование в энергетике путем строительства на угольном месторождении ЭЧТЭС большой мощности, значительно улучшающей генерирующую структуру и расширяющей возможности удовлетворения не только внутреннего спроса на электроэнергию, но и осуществление ее экспорта за пределы Монголии. Это позволяет укрепить позицию Монгольской энергетики в общем экономико-энергетическом пространстве СВА. Предложенная рациональная структура электроэнергетического комплекса обеспечивает объединение монгольских энергосистем, способствует повышению работоспособности и увеличивает независимость республики от внешних энергоисточников. Результаты работы получили одобрение Научно-технологического Совета Министерства минеральных ресурсов и энергетики Монголии и использовались при разработке рекомендаций по уточнению Программы "Объединенная электроэнергетическая система Монголии" и внедрены на Улан-Баторской ТЭЦ-4.

Личный вклад автора. Автор предложил комплексную постановку и методический подход для формирования стратегии развития электроэнергетической системы регионов и страны в целом, объединяющие всю иерархическую структуру ее построения, начиная от исследования свойств топлива, разработки технологии его сжигания, принципов создания крупных ТЭС до их интеграции в энергосистему и формирования на базе этого объединенной энергосистемы. Он внес свой личный вклад в развитие теории и создание методического обеспечения по каждому из звеньев этой технологической цепочки.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: республиканской научной конференции "История и будущие тенденции развития Монгольской энергетики", проведенной Министерством энергетики Монголии (г. Улан-Батор, Монголия, 2002); 7-ом Корейско-Российском международном симпозиуме по науке и технологиям "КОРУС 2003" (г. Улсан, Республика Корея, 2003); 4-ой Международной конференции по Энергетической кооперации в Азии (АЕС-2004) "Межгосударственная инфраструктура и энергетические рынки" (г. Иркутск, РФ, 2004); 8-ом Корейско-Российском международном симпозиуме по науке и технологиям "КОРУС 2004" (г. Томск, РФ, 2004); научно-практической конференции "Производство-Технологии-Экология" (г. Улан-Батор, Монголия, 2007); Международных форумах по стратегическим технологиям "Ш08Т-2007" (г.Улан-Батор, Монголия, 2007), "1Р08Т-2009" (г. Хо Ши Мин, Республика Вьетнам, 2009), "1Р08Т-2010" (г. Улсан, Республика Корея, 2010) и "ПЮБТ- 2011" (г. Харбин, Китай, 2011); VI 1-ой Всероссийской конференции с международным участием "Горение твердого топлива" (г. Новосибирск, РФ, 2009); Материалы: "П'ЧУогкзИоропТууо-РЬазеАошргесПсйопз" (г. Галле, Германия, 22-25 марта 2010); Всероссийской

конференции "XXIX Сибирский теплофизический семинар" (г. Новосибирск, РФ, 2010); Всероссийской конференции "Энергетика России в XXI веке" (г. Иркутск,' РФ, 2010); 7-ой интернациональной конференции по сжиганию угля /'The 7th international symposium on coal combustion" (г. Харбин, Китай, 2011); 12-ой интернациональной конференции по природному газу и газопроводам /'The 12th international conference on Northeast Asiannatural gas and pipeline" (г. Улан-Батор, Монголия, 2011); "VII Всероссийском семинаре вузов по теплофизике и энергетике" (г. Кемерово, РФ, 2011); научно-практической конференции по результатам конкурса совместных российско-монгольских научных проектов (г Иркутск, РФ, ИНЦ СО РАН, 14-16 февраля 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы основные результаты теоретических и экспериментальных исследований в 44 научных статьях, из которых 13 статей напечатано в реферируемых изданиях ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 363 страницах текста, включающего 69 рисунков и 38 таблиц, и состоит из введения, восьми глав и общего заключения, списка литературы из 161 наименования и Приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование темы диссертационной работы, поставлена цель, сформулированы основные направления, задачи исследований, представлена ее научная и практическая значимость. Работа в соответствии с основными направлениями разделена на три части, каждая из которых включает отдельные главы.

Вводная часть. Современное состояние и перспективы развитая энергетического комплекса Монголии

В первой главе представлена оценка имеющихся топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и баланса (ТЭБ), а также рассмотрено современное состояние ТЭК страны. Монголия обладает значительными запасами ископаемого топлива в виде множества месторождений каменных и бурых углей, природного урана, а также большим потенциалом возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Наличие первичных энергетических и других природных ресурсов во многом предопределяет направления развития производительных сил и экономики страны в целом.

Общегеологические запасы угля, разведенных 85 месторождений Монголии, оцениваются в 150 млрд. т и из них более 20 млрд. т является подтвержденными производственными запасами. Из этих запасов 12,2 млрд. т угля могут быть использованы в энергетических целях.

Основная часть энергетических углей (10,1 млрд. т) является бурым углем. Залежи угля, разделенные на 15 угольных бассейнов, размещаются по территории Монголии почти равномерно и многократно превышают потребности страны не только в настоящее время, но и в будущем. Это преимущество благоприятно влияет на создание надежной топливной базы энергетики.

Запасы ядерного топлива в виде урана сосредоточены в 9 крупных залежах, а именно: Дорнод; Гурванбулаг; Нэмэр; Мардайн-Гол; Хараат; Хайрхан; Улааннуур; Нарст и Дулаан-Уул. В результате проведения геологоразведочных работ на территории страны выявлены 6 месторождений урана, более 100 рудопроявлений. Прогнозные ресурсы урана оцениваются в 1,3 млн. т. Подтвержденные урановые ресурсы Монголии по состоянию на 2010 год составляют 75,4 тыс. т. Это соответствует 2,9% всех мировых подтвержденных урановых ресурсов. Производственные ресурсы урана в Монголии - 70,0 тыс. т.

Возобновляемые энергетические ресурсы Монголии представлены солнечной и ветровой энергией и небольшим количеством (6,76 млн. кВт) гидроэнергетических ресурсов рек. Проведенные ранее исследования по оценке ресурсов солнечной энергии показали, что на 17% территории страны с приходом солнечной энергии 6000 Втч на перпендикулярной к солнечным лучам плоскости, возможно строительство крупных солнечных электрических станций. В этой же главе приводятся оценки потенциала ветровой энергии, подземной теплоты и жидкого топлива (нефти) на территории страны.

В угольной промышленности среди более чем двадцати разрабатываемых месторождений особое место занимают Багануурское и Шивэ-Овооское угольные месторождения. Багануурское буроугольное месторождение располагает запасами угля по категориям А+М+С1 в количестве 515,8 млн. т, по категории С2 - 713,1 млн. т. Оно разрабатывается с 1978 г. и с тех пор здесь добыто 80,0 млн. т угля. Годовая выработка составляет 6,0 млн. т. Шивэ-Овооское буроугольное месторождение располагает запасами угля по категориям А+М+С1 564,1 млн. т, по категории С2 - 2700 млн. т.

Разработка месторождения началась с 1990 г. и за десять лет добыча составила 14,7 млн. т угля. Выработка составляет 1,2-1,4 млн. т/год, к 2015 г. ее намечается увеличить до 2,0 млн. т/год и в 2017 г. - до 2,5 млн. т/год. В дальнейшем предполагается увеличить энергетическое использование бурого угля этого стратегически важного ШОМ, построив на месторождении ТЭС большой мощности.

Сетевое хозяйство Монгольской энергетики включает передающую системообразующую сеть с линиями электропередачи (ЛЭП) напряжением 220 и 110 кВ общей протяженностью 5640 км и с 36 подстанциями, а также распределительную сеть с ЛЭП 0,4-35кВ общей протяженностью около 25000 км

и с более 3300 подстанциями. Суммарная установленная мощность электрических станций всех видов составляет 913 МВт, из них располагаемая мощность - 680 МВт. Пиковая электрическая нагрузка потребителей в последнее время достигает 783 МВт (2011 г.). Недостаток мощности импортируется из электроэнергетических систем РФ.

Электроэнергетика Монголии представлена пятью независимыми энергосистемами, а именно: Центральной (ЦЭЭС); Восточной; Западной ; Алтай-Улиастайской и Южно-Гобийской. Наиболее крупная из них ЦЭЭС, имеющая весьма ограниченную возможность покрытия пиковой нагрузки и недостаточную резервную пусковую мощность по выходу системы из состояния аварийного "нулевого останова". Эти функции выполняет ЛЭП напряжением 220 КВ, соединяющая ЦЭЭС с энергосистемой РФ. Это означает, что самостоятельное функционирование ЦЭЭС невозможно и тем самым не обеспечивается энергетическая безопасность страны в целом.

Анализ ТЭБ показывает, что в 2010 г. в стране произведено ТЭР в количестве 20170,0 тыс. т у.т., из них уголь составляет 18393,3 тыс. т у.т. (91,2%), экспорт -12654,0 тыс. т у.т., импорт - 1222,9 тыс. т у.т.

Основной объем производства электроэнергии осуществляется на ТЭЦ и ограничен потребностью в тепле. Кроме того существующая располагаемая мощность не может обеспечить покрытие электрических нагрузок. С учетом этого, а также перспективного роста нагрузок необходимо обеспечить ввод новой электрогенерирующей мощности и предусмотреть возможность создания ОЭЭС. Успешное решение этих задач будет способствовать эффективному социально-экономическому развитию, совершенствованию и комплексному преобразованию инфраструктуры Монголии, выполнению прогнозов и перспектив роста электроэнергетического комплекса. Из приведенного анализа следует, что новыми источниками электроэнергии могут быть ТЭС большой мощности при угольных месторождениях, в частности на ШОМ.

Рассматриваемые в диссертационной работе энергетические объекты представляют единую технологическую цепочку процесса производства и поставки электрической энергии потребителям. Иерархия уровней исследования энергетических объектов должна согласовываться с иерархией целей и задач, рассматриваемых в рамках системных исследований в энергетике. На уровне ресурсного обеспечения электроэнергетического комплекса необходимо иметь рациональную структуру топливоснабжения энергетики. На уровне процессов должны быть определены наиболее совершенные технологии, обеспечивающие создание эффективных, экологически чистых энергоустановок.

На их основе должна быть сформирована надежная, экономичная, удовлетворяющая заданным техническим условиям и потребностям электроэнергетическая система.

Рассматриваемые в диссертационной работе энергетические объекты представляют единую технологическую цепочку процесса производства и поставки электрической энергии потребителям. Иерархия уровней и их взаимосогласование приведены на рис. 1.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ

СИСТЕМА _

/

/ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ^ УСТАНОВКИ

ТЕХНОЛОГИИ

ПРОЦЕССЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Рис. 1. Иерархическая структура объектов электроэнергетики

В соответствии с указанной схемой в работе научно обосновано создание ОЭЭС Монголии на базе экологически чистой ТЭС, использующей ШОУ, поставлены соответствующие задачи, которые решались в рамках настоящей диссертации.

Часть I. Фундаментальные исследования по разработке и созданию эффективной парогенераторной установки для сжигания низкосортного шивэ-овооского угля

Во второй главе изложены экспериментальные исследования свойств ШОУ с целью его широкомасштабного энергетического использования. Вовлечение угольных месторождений в энергетическое использование зависит от многих факторов, среди которых определяющее значение имеют теплотехнические свойства угля. Оценка качества угля, позволяющая в дальнейшем рассматривать оптимальную совместимость топлива с различными технологиями сжигания, является необходимым этапом в комплексе

исследований любых углей, в том числе и шивэ-овооского угля.

Совокупность результатов исследований свидетельствует о том, что уголь ШОМ относится к бурым углям повышенной влажности (группа Б1 и Б2) и умеренной зольности. Благоприятными для энергетического использования являются его показатели по содержанию серы и азота. В исследованиях по изучению химического состава и температурных характеристик минеральной части угля для предотвращения шлакования поверхностей нагрева котлов первоочередное внимание было уделено главным неорганическим макрокомпонентам, образующим основу зольного остатка угля.

Фракционирование по плотности (< 1400, 1400-1600, 1600-2280,2280-2800, > 2800 кг/м ) проводилось в лабораторной центрифуге. Некоторые балансовые результаты представлены в табл. 1 для проб I, II, III.

Таблица 1

Плотность фракции, кг/м3 Выход фракции, % Зольность фракции, Ad, % Содержание серы, Sis.%

I II III I II III I II III

<1400 23,5 19,0 9,52 9,67 8,19 7,16 0,43 0,48 0,51

1400-1600 26,08 39,95 24,36 13,63 10,06 11,13 0,33 0,42 0,87

1600-2280 36,82 26,41 34,62 25,52 12,75 16,57 0,36 0,42 1,05

2280-2800 _7,39 4,91 20,96 24,3 19,42 58,18 5,33 0,67 3,84

>2800 5,06 3,23 7,29 68,7 66,68 60,9 0,99 6,11 6,91

Данные о фракционном составе при распределении ШОУ по группам плотности позволяют вести дальнейшие исследования минералогического состава и судить о степени связанности минеральных золообразующих компонентах с органикой. Полученные результаты позволяют предположить, что содержание и распределение серы не зависит от зольности. Сульфатная и пиритная формы серы входят в состав соединений, составляющих минеральные примеси ШОУ, что подтверждается их сосредоточением во фракциях с высокой плотностью. При сравнении с бурыми углями Канско-Ачинского бассейна (КАБ) следует отметить более высокое содержание серы в углях ШОМ.

Температурная характеристика углей ШОМ имеет более высокие показатели по сравнению с углями КАБ. Высокая тугоплавкость минеральной части углей ШОМ является следствием более высокого содержания в них оксидов алюминия.

Минеральный состав ШОУ имеет, главным образом, кислотный характер (К„ изменяется от 1,37 до 2,46, хотя не исключается поступление угля с Ко<1).

Эмпирические оценки, использующие значения К0, свидетельствуют, что ожидаемая температура начала шлакования при сжигании ШОУ лежит в диапазоне tua = 960 - 1010°С, причем значение tun возрастает по мере уменьшения показателей кислотности К0 от 2,46 до 0,78.

Экспериментальные и расчетные исследования по сжиганию ШОУ в факельной топке энергетического котла были проведены на парогенераторе БКЗ-420-140 Улан-Баторской ТЭЦ-4. Результаты показали, что при организации оптимального вертикального вихревого движения факела можно создать нормальный безшлаковый режим сжигания ШОУ в энергетических парогенераторах большой мощности. Это открывает хорошие перспективы широкомасштабного использования угля ШОМ в энергетике Монголии.

В третьей главе излагаются результаты по исследованию процессов факельного горения ШОУ с целью обоснования его крупномасштабного энергетического использования.

Наиболее целенаправленно эксперименты по сжиганию угольных частиц были выполнены JI.H. Хитриным, Е.С. Головиной, С. Бухманом, Р. Ессенхаем, М. Шибаока и особенно полно научной школой В.И. Бабия из ВТИ.

В настоящей работе на базе аналитических методов с учетом физики происходящихся процессов рассматривались все пять основных стадий термоподготовки и горения угля: прогрев, сушка, пиролиз, горение летучих веществ и выгорание коксового остатка. Для всех стадий были получены расчетные формулы и номограммы удобные для применения в инженерной практике. В каждом отдельном случае эти результаты сравнивались с результатами существующих точных решений или апробировались путем сравнения с имеющимися экспериментальными данными.

Стадия прогрева. Из общего решения дифференциального уравнения теплового состояния прогреваемой частицы путем разделения времени прогрева на начальную стадию и стадию стабилизации температурного поля с помощью асимптотического перехода и линеаризации граничных условий введением эффективного коэффициента теплообмена получены частные решения, приводящие к относительно простым формулам для лучистого прогрева: при малых числах Fo (Fo->0)

^РГоФ,(R,Fo)-^ V^CW] > (1) 1 /V1

—-- exp[-D(Bi3i)Fo], (2)

где

Ф/ = ехр

4Ро

Ф

■2-4¥ОУ

В1 - число Био; Ро - число Фурье; 8к - число Старка; К - безразмерный текущий радиус; в - безразмерная температура; 0(Д,Ро) - безразмерная текущая температура; 0, 1, 2 и ~ - индексы величин начальной, относящейся к центру, к поверхности и усредненной; эф - индекс параметров, подсчитанных по эффективному коэффициенту внешнего теплообмена аэф.

В случае "термически тонкого тела" (В¡<0.5, »<0.25) расчет можно вести по упрошенной формуле

ЗБкРо=/2[в(1,Ро)]-/2(0о) (3)

Здесь параметр /2 определяется по приведенной на рис.2 номограмме.

Рис. 2. Номограмма для определения функции /2

Максимальное растягивающее напряжение в центре частицы вычисляется по формуле

Т-4Г-тРо)-0(О, Л>)]. (4)

где Е - модуль упругости; ц и /? - коэффициенты Пуассона и линейного расширения; а^ и аГТ- окружное и радиальное термоупругие напряжения. Сопоставление результатов показало приемлемую для инженерной

14

практики точность полученных приближенно-аналитических формул.

Стадия сушки начинается с температуры, при которой фронт испарения перемещается в глубь частицы. Для расчета глубины испарения влаги с использованием разработанного автором метода теплового квазистационарного приближения получена формула

тРоі

1-5К

Щ

1-я,

(5)

где т- обратная величина критерия испарения; Ни - безразмерный радиус поверхности испарения.

Графики зависимости относительной глубины испарения Яи в угольной

частице от безразмерного времени тРо, обратной величины числа Био — и параметра испарения т, подсчитанного по приближенной формуле, приведен на рис. За и 36.

По результатам расчетов начало зажигания частицы угля наступает при относительном заглублении поверхности испарения не более 25%.

Рис. За. Зависимость относительной Рис. 36. Зависимость полного времени глубины испарения Я„от параметров сушки тГо1к, от параметра испарения

тРо,, при различных значениях т

ш и от обратного числа Био

Ві

Стадия пиролиза с выходом летучих продуктов существенно зависит от скорости нагрева топлива. Для разных энергетических углей эта температурная характеристика лежит в диапазоне значений: у бурых углей 130-170°С, у каменных 170-340°С, у антрацитов 38(М00°С.

Механизм пиролиза до сих пор до конца не изучен, универсальные методы расчета скорости этого важнейшего процесса в общей картине горения отсутствуют.

С помощью нестационарной модели автором получены аналитические зависимости для выполнения экспресс-расчетов процесса пиролиза.

тРо= -

1-Я2

1 /2(.Ю т 2

2Я3-ЗЯ2+1 1-Я3

(6)

Расчеты, проделанные по полученным формулам сравнивались с существующими экспериментальными данными. Это сравнение приведено на рис.4 в виде зависимости времени выхода летучих от размера частицы и отражает хорошее совпадение результатов.

Стадия зажигания угольной частицы представляется нелинейной и весьма трудной для аналитического решения задачей. Автором получены приближенно-аналитические зависимости по определению основных характеристик зажигания для выполнения количественного экспресс-расчета. Сравнение полученных теоретических результатов (г3=/+2/?+0.5|<9„|,где т3-время задержки зажигания; 0И-безразмерная температура начала зажигания) с имеющимися данными свидетельствует об удовлетворительном совпадении расчетных данных (рис.5).

г. с

120

100

80

60

40

■ ■■ Экспери Расчёт !еНТ —Г-ф ф ф

ф ф 4

9 ф ф ф 4

/ / ф

4 ф

8 Ю 12 </„,„ м

Рис.4. Зависимость времени пиролиза от размера частиц

40

30

20

10

?=0 2 Г

А Г \ /3=0.1

V \

г

20

40

60

80

в..

Рис.5. Влияние параметра/? на задержку зажигания

Параметр р в области его практических значений мало влияет на время зажигания.

Стадия выгорания. Здесь с учетом допущений, характерных для схемы Шваба-Зельдовича, в рамках квазистационарного приближения найдено полное время выгорания коксовой частицы. Проанализировано влияние золового каркаса, подсушки угля, внутрипористого реагирования, концентрации кислорода в топочной среде на параметры выгорания.

Получены соответствующие зависимости для расчёта времени выгорания коксового остатка. Итоговое время выгорания сухого коксового остатка Шивэ-Овооского бурого угля класса Б2 размером 1000 мкм в топочной среде при 900°С и концентрацией кислорода, равной 21%, составило 2,45 с, и для бурого канско-ачинского угля того же класса 2,7 с. Результаты сравнения расчетов по выведенным теоретическим зависимостям с результатами экспериментов по сжиганию коксовых частиц, полученными В. И. Бабием свидетельствуют об удовлетворительном соответствии данных.

На основе комплексного изучения стадий процессов термоподготовки и горения угольной частицы стало возможным осуществление моделирования процесса горения пылеугольного топлива в виде двухфазного потока в топочной камере энергетического котла заданной конструкции, например в вихревой топке.

В четвертой главе описывается математическое (30) и физическое моделирование аэродинамических и тепловых процессов в вихревой топке.

Математическая модель двухфазной среды (твердая фаза-уголь, состоящий из золы А и коксового остатка С; газовая фаза-смесь компонентов 02,СН4, С02, Н2 и N2) основана на эйлеровом описании обеих фаз.

При этом автором для учета скольжения фаз, что важно даже в случае мелких частиц ввиду интенсивного циркуляционного характера течения в вихревой камере сжигания, предложен двухскоростной и двухтемпературный подход. Особенностью данного подхода является применение модифицированной к- £ модели турбулентности для учета влияния дисперсной фазы, в которой используется меньшее количество констант по сравнению со стандартной моделью. В работе определены численные значения этих констант.

Уравнения математической модели решаются по конечно-разностному алгоритму БМРЬЕС с постоянным шагом по времени, модифицированному для учета переменной плотности и межфазного массообмена. Схема вихревой

Рис.6. Схема вихревой топки

топки, используемая в 30 моделировании с указанием конрольных сечений, по которым усредняются параметры расчета, приведена на рис.6.

Для аппробации математической модели проводились исследования путем физического моделирования на стенде ИТ им.С.С.Кутателадзе СО РАН. При этом использован геометрический параметр подобия, характерный для парогенераторов с вихревой топкой. Для бесконтактного измерения параметров потока в контрольных сечениях модели используется лазерно-доплеровская 1 измерительная система (ЛАД-05) ИТ им.С.С. Кутателадзе СО РАН.

Полученные расчетные и экспериментальные результаты при одних и тех | же входных условиях позволили получить структуру течения потока в вихревой топке (рис.7), которая демонстрирует существенную неоднородность структуры циркуляционного потока в камерах сгорания и охлаждения.

Здесь наблюдается прилипание струи к стенкам (эффект Конда, рис.7,в,г). Это на практике может приводить к негативным последствиям.

Рис.7. Поле скорости в модели вихревой топки а и б - результаты эксперимента и расчета при я = 0.23 (сечение ху по центру сопла); в и г - то же при г = 0.5 (сечение ху посередине между соплами).

Часть II. Научно-технологические основы создания экологически чистой тепловой электрической станции на угле Шивэ-Овооского месторождения Монголии

В пятой глаье на основе выполненных теплофизических исследований излагаются результаты по созданию парогенератора с вихревой топкой, предназначенного для энергоблока 800 МВт на ШОУ. Особенностями вновь разработанного парогенератора (относительно его прототипа П-67) являются: топка с футерованной камерой горения с высоким теплонапряжением и камерой охлаждения, насыщенной двухсветными экранами; жидкое шлакоудаление; замкнутая система пылеприготовления и подачи топлива. Парогенератор (рис.8б) имеет самоопорную, секционированную с помощью горизонтальных цельносваренных панелей, с сомкнутыми газоходами и ширмо-конвективными поверхностями нагрева исполнительную конструкцию. Для сравнения приведены общий вид парогенератора П-67 аналогичной мощности (рис. 8а) и основные характеристики парогенераторов в таб.2.

Предложенное компоновочное решение парогенератора с вихревой топкой (ПВТ) (рис. 8) позволит значительно сократить капитальные затраты на строительство ТЭС, преимущественно на котельное отделение. Ширина строительной ячейки энергоблока (ячейки блока) 800 МВт выбрана равной 72 м, что обеспечивает оптимальную компоновку котла и турбины, электрофильтров и системы пылеприготовления. Высота котельного отделения уменьшается с 120 м (для традиционного пылеугольного парогенератора) до 47 м. Для ПВТ следует отказаться от обычной системы пылеприготовления и перейти на замкнутую систему с применением пыли высокой концентрации (ПВК).

Рис. 8. Габариты парогенераторов производительностью 2650 т/ч а. котел П-67 с камерной топкой

подвесной конструкции (прототип); б. котел с вихревой топкой самоопорной конструкции (КСВТ-2650)

Таблица 2

Сравнение характеристики парогенераторов энергоблока 800 МВт

Наименование Единица измерения Тип парогенератора

П-67 с вихревой топкой, самоопорный

Номинальная паропроизводительность: - по первичному пару, - по вторичному пару. т/ч т/ч 2650 2190 2650 2190

Параметры первичного пара ата, °С 255 545 255 545

КПД парогенератора % 91,89 93,02

Металлоемкость парогенератора - в том числе металл под давлением т т 19660 9360 9800 5280

Удельный объем котельного отделения (на один энергоблок) м3/кВт 0,612 0,205

Расход стали на котельное отделение (на один энергоблок) тыс. т 76,2 18,4

Для разработки конструкции парогенератора применялось, изложенное ранее, 3D моделирование. Расчеты проводились с помощью программного комплекса CFD-пакет FLUENT версии 6.3 на суперкомпьютерном кластере НКС-160 (СО РАН, г. Новосибирск). При численном моделировании, в связи с необходимостью ограничения размера сетки, рассматривался объем, соответствующий половине секции топочной камеры (рис.9), имеющий ширину 2 м по трансверсальной координате z и содержащий одну горелку. Схема контура моделирования показана на рис.10.

Неструктурированная сетка состоит из 227302 гексаэдрических ячеек, ее вид на граничной поверхности моделируемого объема топки представлен на рис. 9.

С использованием разработанной 3D модели были выполнены многовариантные расчеты и получены результаты, описывающие аэродинамику топочной камеры, поля скоростей, температур, концентраций газообразных компонентов. В качестве примера на рис. 11 приведено векторное поле скоростей по центру горелочного устройства.

По результатам проведенных исследований получены основные теплотехнические, конструктивные и массогабаритные показатели самоопорного ПВТ производительностью 2650 т/ч. При этом достигнуто уменьшение металлоемкости парогенератора в 2 раза, удельного объема котельного отделения в 3 раза и расхода стали на сооружение котельного отделения в 4,1 раза. Предложены оптимальные размеры тонины помола ШОУ с 12%-м остатком на сите 90 мкм, обеспечивающие при его сжигании в вихревой топке высокие показатели как по эффективности горения, так и по экологии.

Рис. 9. Вид расчетной сетки на поверхности моделируемой вихревой топки

Рис. 10. Схема контура моделируемой вихревой топки в проекции на плоскость ХУ

а. камера сжигания

I 2000

| 1900 1800 ! 1700 1600 1500 1400 1300 1200 I 1100 1000 900 600 ; 700 і 600 I 500 400 300 ' 200

б. камера охлаждения

Рис. 11. Векторное поле скорости в сечении по центру горелки (г-1 м), цвет векторов обозначает температуру потока, °С

В шестой главе излагается концепция создания ЭЧТЭС. Она базируется на результатах, полученных в настоящей диссертационной работе по исследованиям свойств ШОУ и процессов его горения в вихревом режиме. Они обеспечили целесообразность сооружения экологически чистой ТЭС большой мощности с компоновкой угольными блоками единичной мощностью 800 МВт на ШОМ (по аналогии с компоновкой Березовской ГРЭС, работающей на буром угле Канско-Ачинского месторождения). Высокие экологические характеристики топочного устройства парогенераторной установки с ВТ делают возможным значительное уменьшение выбросов оксидов азота и других продуктов сгорания в атмосферу. В настоящее время отсутствуют в достаточной степени освоенные парогенераторные установки с вихревой топкой большой мощности, использующие уголь с такими характеристиками. Поэтому создание ТЭС 4800 МВт, рекомендованной ранее выполненным технико-экономическим обоснованием, опиралось на разработанную автором парогенераторную установку, предназначенную для сжигания ШОУ с паропроизводительностью 2650 т/ч, которая работала бы в компоновке с турбогенераторами 800 МВт с улучшенными показателями.

Профиль такого энергоблока со свойственными ему особенностями показан нарис. 12.

Достоинствами ПВТ являются рациональные массогабаритные характеристики топки, однофронтальное расположение горелок и его высокие маневренные характеристики. Вновь разрабатываемый котел (КСВТ-2650), общая схема которого показана на рис. 12, имеет высоту топки 30,60 м и размеры в плане 24,6x64,0 м (ширина по фронту 64,0 м). Справа на рис. 12 для сравнения приведена схема пылеугольного котла с камерной топкой П-67.

Рис. 12. Профиль энергоблока 800 МВт с ПВТ

Процесс сжигания в камере сгорания ПВТ протекает при повышенных объемных теплонапряжениях, что обеспечивает жидкотекучее состояние шлака.

Поэтому при сжигании ШОУ, который имеет пониженную температуру плавления золы, значительная часть которой в виде шлака может удаляться из топки, уменьшается унос летучей золы с продуктами сгорания. В верхней части топки (камера охлаждения), где располагаются топочные экраны открытого типа, газы и зола интенсивно охлаждаются, что позволяет избежать шлакование поверхностей нагрева.

Сравнение показателей стоимости главного корпуса Березовской ГРЭС-1 и Шивэ-Овооской ТЭС с котлом вихревого типа приведено в табл. 3.

Таблица 3

Сравнительные показатели стоимости главных корпусов Березовской ГРЭС-1 с котлом П-67 и Шивэ-Овооской ТЭС с котлами вихревой топки

Наименование показателя Удельная стоимость в рублях на 1 кВт Березовская ГРЭС-1 с котлами П-67 (8x800 МВт) Шивэ-Овооская ТЭС с вихревыми котлами (6x800 МВт)

Технологическая часть руб./кВт 42600 38390

Строительная часть руб./кВт 11400 8110

Итого руб./кВт 54000 46500

Снижение стоимости - 7500

Опираясь на результаты исследований и предложенные в данной диссертационной работе технологии использования угля и утилизации токсичных веществ, содержащихся в продуктах сгорания парогенераторов ТЭС, можно сформулировать основные положения создания ЭЧТЭС в следующем понимании. ТЭС большой мощности, должна находиться в непосредственной близости к месту добычи угля, с доставкой и подготовкой его на ТЭС в виде пыли высокой концентрации (ПВК) по современной закрытой технологии с пылеподавлением и быть оснащенной парогенераторной установкой полностью соответствующей эффективному и значительно сокращающему выход загрязняющих газообразных оксидов и твердых частиц способу сжигания применяемого угля. Кроме того , ЭЧТЭС должна быть оборудована системой очистки продуктов сгорания, отвечающей современным требованиям по экологии и при этом позволяющей получить продукты с потребительскими свойствами.

В седьмой главе излагаются исследования по разработке мультикомплекса, основанного на предложенной выше ЭЧТЭС на ШОМ Монголии. В работе проведены технико-экономические расчеты и представлены их результаты, обосновывающие создание энерго-, пром,-агрокомплекса (ЭПАК).

В соответствии с предложенной концепцией ЭЧТЭС на рис. 13 приведена наиболее рациональная, из числа рассмотренных, схема мультикомплекса с его основными элементами.

Продукции с заданными потребительскими свойствами

Рис. 13. Схема функционирования и производства товарной продукции

мультикомплекса

Реализация этой схемы позволяет получить необходимую номенклатуру и объем строительных, дорожно-строительных изделий, а также материалов, отвечающих госстандартам Монголии (табл. 4).

Для очистки продуктов сгорания рассматривались различные технологии, из которых была принята электронно-лучевая технология (ЭЛТ). При относительно невысоком уровне капиталовложения она позволяет производить минеральное удобрение непосредственно на ТЭС. Это имеет важное значение для сельского хозяйства Монголии.

Таблица 4

Валовые объемы золошлаковых отходов, используемых для производства стройматериалов и изделий

Наименование продукции Годовой объем производства Расход отходов, тыс. т.

Газобетоны и пенобетоны (MNS 0831) 180,0 тыс. м3 221,7

Стеновые панели с золовым наполнителем (MNS 5054) 50,0 тыс. м 90,0

Золовые кирпичи (MNS 0138) 75 млн. шт. 112,5

Цемент (MNS/ISO 8368) 3 млн. т. 900,0

Покрытие дамбы и автодороги (MNS 2185) - 80,0

Известняково-золовые вяжущие низких марок (100,150, 200) - 20,0

Обжиговые золовые гравии (MNS 2371) - 200,0

Для собственных нужд самой ТЭС и отпуск на стороны в качестве удобрения и других нужд 4% всего выхода 85,06

Хранение на золоотвалах (запасы и хранение) 20% всего выхода 417,2

Итого: 2126,5

По укрупненным расчетам для ТЭС мощностью 4800 МВт с сухим способом очистки дымовых газов годовые затраты с учетом покупки аммиака и его транспортировки по железной дороге (без учета затрат на хранение) составляет около 300 млн. долл., а прибыли от продажи - 800 тыс. т аммонийных удобрений по действующим ценам - 260,0 млн. долл.

При использовании «мокрого» способа ввиду доступности известняка и его перевозки на небольшие расстояния (около 40 км) затраты будут значительно меньше - 8,7 млн. долл., при этом прибыль только от продажи 156 тыс. т минеральных удобрений оценивается в 624 млн. долл. Кроме того, предполагается реализация гипса в количестве 950 тыс. т, что позволит получить прибыль в размере 263 млн. долл. Чистый доход от продажи дополнительной товарной продукции для ТЭС составит около 890 млн. долл. в год.

В восьмой главе излагаются перспективные направления развития электроэнергетической системы Монголии на базе Шивэ-Овооской ТЭС.

Новые тенденции в социальной и экономической деятельности страны обусловили необходимость адаптации электроэнергетического комплекса к высокому темпу роста спроса на электроэнергию. Выполненный прогноз прироста электрических нагрузок и предполагаемый ввод электрической мощности по отдельным территориям сделали возможным проведение исследований по прогнозированию электропотребления страны на период до 2025 г. Даже для сценария с минимальным уровнем развития экономики энергопотребление возрастет почти в 5 раз по сравнению с его величиной, соответствующей 2010 г. Рассчитанные прогнозные оценки баланса спроса и предложения генерирующей мощности по энергосистемам Монголии до 2025 г. для достаточно сдержанных темпов роста экономики страны и, следовательно, электропотребления, а также предполагаемые вводы генерирующей мощности приведены в табл. 5.

Согласно прогнозам ожидаемых электроэнергетических балансов по всем энергосистемам Монголии, может быть только кроме Алтай-Улиастайской ЭЭС, в период до 2018 г. будет наблюдаться дефицит мощности в пределах 130-400 МВт в разные годы. В перспективе на уровне нагрузок 2023-2025 гг. дефицитными останутся Восточной ЭЭС и Южно-Гобийской ЭЭС. В начальный период до 2018 г. обеспечение недостающей мощности предполагается осуществлять из России, а в отдаленной перспективе за 2023 г. - из соседних энергосистем Монголии. Максимально тяжелым по уровню дефицита мощности (более 400 МВт) ожидается 2014 г. В дальнейшем путем последовательного ввода намеченных электрогенерирующих мощностей баланс спроса и предложения в определенной мере будет восстанавливаться и только на уровне 2018 г. дефицит генерирующих мощностей по энергосистемам Монголии в целом может быть полностью устранен. За предстоящий пятнадцатилетний период требуемый ввод мощности для удовлетворения внутреннего спроса на энергию должен составить не менее 3240 МВт (в 4,5 раза превышающий существующие мощности), при этом ее резерв может составить не более 121 МВт (3%), что не может обеспечить его необходимый уровень без экспортных поставок из-за пределов Монголии.

Для обеспечения растущих потребностей экономики и социальной сферы, а также для удовлетворения технической и технологической надежности электроснабжения потребителей необходимо реализовать комплекс мероприятий по реконструкции, расширению и новому строительству генерирующих и электросетевых объектов энергетики.

Благодаря вводу в эксплуатацию Дургунской и Тайширской ГЭС и установки мощных дизельных электрогенерирующих агрегатов на Энергопредприятии г. Алтая, Алтай-Улиастайской ЭЭС становится самосбалансированной и способной полностью обеспечить электроэнергией обслуживаемый регион и устранить имеющийся дефицит мощности (табл. 5).

Таблица 5

Результаты прогноза баланса спроса и предложения мощности по энергосистемам Монголии

с 2010 по 2025 гг., МВт

Энергосистема, показатели Годы

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

Западная ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 11.4 22.0 11.4 23.2 11.4 25.3 11.4 31.5 11.4 34.1 21.0 46.5 21.0 71.4 37.0 95.0 53.0 124.5 57.8 135.4 64.4 140.5 81.5 145.3 81.5 152.6 95.7 158.5 95.8 163.2 110.0 168.0

Дефицит / резерв -10.6 -11.8 -13.9 -20.1 -22.7 -25.5 -50.4 -58.0 -71.5 -77.6 -76.1 -68.8 -71.1 -62.8 -67.4 -58.0

Алтай-Улнастайская ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 10.9 10.5 10.9 И.О 10.9 13.0 11.8 16.3 36.7 20.1 36.7 29.9 61.6 30.5 61.6 37.6 61.6 39.5 61.6 46.7 62.5 53.1 62.5 54.3 63.4 63.7 63.4 68.6 63.4 70.0 63.4 70.8

Дефицит/резерв -0.4 -0.1 -2.1 -4.50 16.6 6.8 31.1 24.0 22.1 14.9 9.4 8.2 -0.3 -5.2 -6.6 -7.4

Центральная ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 641.5 671.0 647.5 697.0 671.5 755.5 710.5 863.3 841.5 1064.9 1161.1 1191.9 1361.1 1404.0 1549.4 1517.8 1786.9 1635.0 1836.6 1796.4 2130.1 1897.5 2353.1 2279.1 2445.5 2363.9 2539.6 2413.2 2639.6 2461.9 2734.6 2511.5

Дефицит/резерв -39.5 -49.5 -84.0 -152.8 -223.4 -30.8 -42.9 31.6 151.9 40.2 232.6 74.0 81.6 126.4 177.7 223.1

Восточная ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 27.0 33.0 27.0 36.0 27.0 42.0 27.0 47.1 40.5 69.7 54.0 126.9 186.8 255.9 209.3 279.9 231.8 317.7 350.3 361.8 353.0 390.5 357.6 429.5 458.2 436.0 462.8 442.5 464.7 458.5 464.7 463.8

Дефицит / резерв -6.0 -9.0 -15.0 -21.1 -29.2 -72.9 -69.1 -70.6 -85.9 -11.5 -37.49 -71.9 21.8 20.3 6.2 0.9

Южная ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 15.6 11.0 20.4 29.0 36.9 49.0 35.1 93.1 43.2 191.2 52.2 263.6 309.3 338.0 321.9 381.3 570.0 425.6 574.5 475.0 577.2 503.3 577.2 515.6 577.2 550.3 577.2 611.6 577.2 613.1 577.2 614.3

Дефицит / резерв 4.6 -8.6 -12.1 -58.0 -148.0 -211.4 -28.7 -59.4 144.4 99.5 73.9 61.6 26.9 -34.4 -35.9 -37.1

ИТОГО по ЭЭС Генерирующая мощность Электрическая нагрузка 706.4 747.5 717.2 796.9 757.7 884.9 795.8 1052.3 973.3 1380.0 1325.0 1858.8 1939.8 2099.8 2179.2 2311.6 2703.3 2542.3 2880.7 2815.3 3187.2 2984.9 3431.9 3423.9 3625.8 3566.9 3738.8 3694.4 3840.6 3766.7 3949.9 3828.4

Дефицит / резерв -51.1 -79.7 -127.2 -256.5 -406.7 -333.8 -160.0 -132.4 161.0 65.4 202.3 8.0 58.9 44.4 73.9 121.5

ОБОЗНАЧЕНИЕ

- ЛЭП 220 кВ (Существующая)

--------ЛЭЛ 220 кВ (Планируюмая)

- ЛЭЛ 110 *В /Существующая)

------------- НЭП 11 о хВ(Планируюмая)

- ЛЭП 35 кВ (Существующая)

Рис. 14. Перспектива развития энергосистемы Монголии

Завершение строительства ТЭС в Тэлмэнсамоне Дзавханского аймака еще более улучшит обеспеченность генерирующей мощностью Алтай-Улиастайской ЭЭС и тем самым сделает ее резервообеспеченной и обладающей всеми возможностями объединения с Центральной ЭЭС. Здесь ключевым системообразующим участком является ЛЭП Тэлмэн-Мурэн напряжением 110 кВ и протяженностью около 400 км (рис. 14). Ее сооружение будет первым конкретным шагом к образованию ОЭЭС страны.

В южных районах страны, где в ближайшее время может потребоваться значительное количество электрогенерирующей мощности, по-прежнему будет сохраняться ее дефицит. Намечаемое здесь строительство КЭС мощностью 300400 МВт не обеспечит его устранение, поэтому покрытие недостающей мощности временно будет решаться путем энергоимпорта. Для снижения возможного дефицита электрической мощности в этом регионе предусматривается сооружение ЛЭП Оюутолгой - Внутренняя Монголия - Китай. К первоочередным мероприятиям (рис. 15) по укреплению энергетического хозяйства Монголии, прежде всего, относятся строительство ТЭЦ-5 (800 МВт) в г. Улан-Баторе, КЭС на Адуунчулуунском, Шивэ-Овооском и Тавантолгойском угольных месторождениях и ветропарков в г. Сайн-Шанд и м.Оюу-Толгой.

Системообразующей и во многом определяющей ЭЭС по многим факторам является Центральной ЭЭС. Для нее важной задачей представляется рациональное распределение планируемых нагрузок между наиболее крупными источниками.

РФ Гусиноозерская ТЭС

Дарханская ТЭС

^ 29 км Улан-Батор ш,8км

ТЭЦ 4 ---

^ Л-Л,. ^ ,1

1 | (7) , Бага^рская,

я

Боор^лжуутская^ ,

Цайда(||(<уурскм^

Тавантолг^иС! ТЭС

Шавээ-ОвЬоская Q.

ТЭС ,

Ji-^ 60км

/

, А | Ундерхаан !

w , 0*Ч\

^ Чандганская ТЭС v /

у Адуунчулуум^кая ТЭС /

Чойра

ПГ?

Оюутолгойская /

ТЭС

Ц1

205 км --ч 195 км

—г:................*.....

------5Ы Е v

Tè ;

Сайншаидоиая ТЭС / ш

Замын-Ууд

Цагаансу варга на Китай

Рис. 15. Структурная схема источников и ЛЭП энергосистемы Монголии

Эта задача была решена для основных этапов развития системы. Результатом шляются оптимальные потоки мощности и загрузки источников с учетом Имеющихся и вероятных ограничений. В настоящих исследованиях в качестве исходных данных были приняты следующие величины по выдачи мощности в жергосистему, а именно: Цайдамнуурская ТЭС - 240 МВт; ТЭЦ-5 - 240 МВт; Заянтээгская ТЭС - 16 МВт; ВЭС - 30,6 МВт; Багануурская ТЭС - 128 МВт; Чандганская ТЭС - 96 МВт; Тавантолгойская ТЭС - 240 МВт; Оюутолгойская ТЭС -17,7 МВт; Могойнгольская ТЭС - 24 МВт. Проведенные расчеты показывают, что 'лри этом появляются возможности объединения Восточной и Южной ЭЭС с Центральной ЭЭС.

I При условии создания планируемой структуры Центральной ЭЭС на уровне ¿025 г. будет иметь установленную мощность на 11 источниках около 3,0 ГВт, а лротяженность двухцепной ЛЭП напряжением 220 кВ достигнет 2674 км. Результаты исследований проведенных на схеме главных магистральных жтемообразующихся ЛЭП, которые включают двухцепные линии напряжением 220 кВ от ТЭЦ-4 до Адуунчулуунской ТЭС протяженностью 525 км, от Багануура через Бооролжуут и Цайдамнуур до Чойры протяженностью 210 км, от Чойры через ^айншанд до Дзамын-Ууд протяженностью 425 км, от Улан-Батора через

Мандалгоби и Тавантолгой до Оюутолгой 682 км, от Оюутолгой че^з Цагаансуварга до Чойры протяженностью 449 км, от Цагаансуварга до Сайншанда -205 км и от Оюутолгоя до Китая - 175 км, показали недостаточную надежность е обеспеченность устойчивого режима работы этих ЛЭП. Здесь особое место п: надежности имеет участок протяженностью 1500 км кольцевой ЛЭП от Улан-Батор через Багануур, Чойру, Цагаансуварга, Оюутолгой, Тавантолгой, Мандалгоби г обратно до Улан-Батора. При этом расстояние по ЛЭП от Селендума РФ чере Монголию до Китая составляет 3863 км. Здесь на уровне 2020-2025 гг. на Шивз овооском угольном разрезе планируется строительство ТЭС мощностью 280 МВт. I связи с этим если не рассматривать здесь строительство генерирующих источнико и возможных ветропарков в Сайншанде и Оюутолгое, то на уровне 2020 г. буде: иметь место недостаток электрической МОЩНОСТИ ДЛЯ ЮЖНОГО региона. Кроме ТОГО; дополнительная мощность в этом районе потребуется в связи с предполагаемы!1 значительным увеличением электрических нагрузок в результате развития объекто горнодобывающей промышленности. Выполненные расчеты показали, что дл: обеспечения требуемого резерва мощности в создаваемой ОЭЭС актуальные вопросом является сооружение Шивэ-Овооской ТЭС. С учетом предполагаемы: условий функционирования Шивэ-Овооской ТЭС мощностью 4800 МВт в ОЭЭС Монголии структурно-функциональная схема энергосистемы центральной; восточной и южной территории страны представлена на рис.16.

РФ Гусиноозерская ТЭС

259.7 км

ТГ

Эрденетскэя ТЭС

199,7 км

Дэрхансная ГЭС

29 км Улан-Батор 117.8 им

ТЭЦ 4 ___

кэ / \

ТЭЦ 5 \ -

4-1-СЛ / BaraifVYPCK" / ТЭС I ^

cm;

— ""ji

Бооро^іжу'і

If \ ®tf

! 73 и

,^60КМ ^ 315 км ^

! \ УнАврхаан ^ \

^ Чандган^сая ТЭС Адуун^улуунская ;

__/ ТЭС \ /

Замын-Ууд

Оюуто/Цойская J

Цагаансуварга #нз Китай

Рис. 16. Перспективная схема энергосистемы с включением Шивэ-Овооской

ТЭС в ОЭЭС Монголии

Дальнейшим перспективным этапом развития Монгольской объединенной тектроэнергетической системы является подключение ее к межгосударственной тектроэнергетической системе (МГЭС) и участие в энергетическом сотрудничестве наиболее динамично-развивающимися странами Северо-Восточной Азии, к эторым относятся Восточная Сибирь и Дальний Восток РФ и северные районы итая. Эти страны заинтересованы в создании объединенного экономико-яергетического пространства и сотрудничества с Монголией.

В настоящее время проведен широкий круг исследований предполагаемого этрудничества, выполнены возможные направления межгосударственных ветроэнергетических связей, определены их основные технические параметры, ключая пропускную способность, род тока, уровень напряжения, сечение и оличество проводов в фазе и полюсе и т.д. Рассчитаны экономические показатели, акие как требуемые капиталовложения, ежегодные издержки и сделаны редпроектные обоснования отдельных МГЭС с учетом трассы их прохождения и ест размещения подстанций.

Для удовлетворения внутреннего спроса в предстоящий пятнадцатилетний ериод требуется ввести не менее 3240 МВт мощности (в 4,5 раза больше /ществующей мощности) и более 1000 км системообразующих линий апряжением свыше 220 КВ. Важным направлением является усиление ежгосударстБенных электроэнергетических связей.

Реализация таких широкомасштабных планов требует применения новых гхнологий и технических решений, направленных на создание на базе угольных есторождений энергетических мультикомплексов, обеспечивающих производство олигамных продуктов и максимальную утилизацию отходов производства с инимальным экологическим воздействием на окружающую среду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных исследований в рамках данной работы оценки итуации на энергетическом рынке, анализа конъюнктуры ресурсного потенциала в ачестве наиболее перспективного и дешевого вида из имеющихся видов первичных нергетических ресурсов для внутреннего использования с целью выработки лектро- и теплоэнергии определены бурые угли, значительные запасы которых аходятся в центральной и восточной регионах страны. Наиболее ярким их редставителем является Шивэ-Овооское буроугольное месторождение.

Выполненный комплекс теоретических, экспериментальных и расчетных гсследований ориентирован на крупномасштабное использование бурого угля и лужит научно-технологической основой для разработки новых методов >боснования и конструирования эффективного топочного устройства для сжигания ¡урого угля на примере Шивэ-Овооского месторождения в Монголии, создания

экологически чистой ТЭС с минимальными выбросами в окружающую среду производящей целую гамму продуктов с потребительскими свойствами в концепщ мультикомплекса, а также формирование на ее основе объединение электроэнергетической системы страны.

В результате исследований получены следующие научные результаты сделаны основные выводы.

1. Выполнен анализ и оценка располагаемых и технологически доступных д] использования запасов первичных энергетических ресурсов Монголии, из ш основными и наиболее перспективными являются ископаемые органичесю топлива в виде каменного и бурого угля, ядерное топливо и некоторые вид возобновляемых источников энергии. Эти ресурсы получили количественну оценку и учтены в топливном энергобалансе страны.

2. Выполнен анализ современного состояния топливно-энергетическо! комплекса Монголии и на основе этого исследованы перспективы развит! энергетической отрасли Монголии в свете новых экономических условий. По и результатам была обоснована необходимость усовершенствования технологи сжигания энергетических бурых углей, обеспечивающей их введение экономический оборот с полноценным и экологически безвредным использование!* показанным на примере основного угольного бассейна центральной экономическо зоны Монголии - Шивэ-Овооского месторождения.

3. Впервые исследованы физические свойства шивэ-овооского угля, а так» его минеральной части с целью определения технологии сжигания данного угля разработки новой конструкции парогенераторной установки.

4. Была проведена серия теоретических и экспериментальных исследовани по термоподготовке и горению угля, определяющих физику и механизм] термопревращения и горения летучих компонентов. Получены аналитически зависимости для проведения инженерных расчетов, формулы, количественны соотношения и графические материалы. Разработана математическая модел топочного устройства для его расчета и конструирования.

5. Разработана (предложена и экспериментально апробирована пространственная (ЗБ) математическая модель топочных процессов в вихрево! топке, включающая полное описание протекающих в ней процессос тепломассообмена, горения, теплового излучения и генерации газообразны: компонентов.

6. На основе исследований шивэ-овооского угля с использование? разработанной пространственной математической модели топочного процесс разработана оптимальная теплотехнически эффективная конструкци парогенератора с вихревой топкой большой тепловой мощности с компактным! массогабаритными размерами, отвечающая современным требованиям п< экологическим показателям.

7. Основным преимуществом разработанного парогенератора с вихрево!

.чОЙ является значительное повышение теплонапряженности топочного объема, з позволяет сжигать низкокачественный уголь при низких коэффициентах зытка воздуха.

8. Разработаны методические принципы и технические решения по созданию логически чистой, энергетически эффективной и экономичной ТЭС с зременной технологией подготовки, сжигания топлива и очистки продуктов >рания располагаемых на крупных буроугольных месторождениях, в частности, на ОМ Монголии. Предложенная технология является универсальной и может «меняться не только в Монголии.

9. На базе ЭЧТЭС предложено создать промагрокомплекс по обработке всех цов отходов ТЭС с получением продуктов, обладающих потребительскими зйствами для промышленности и сельского хозяйства. Выполнено технико-эномическое обоснование расчетов капиталовложений, текущих затрат и на их дове определены себестоимость выработанной электроэнергии и основные эномические показатели ЭЧТЭС.

10. Затраты на природоохранные мероприятия в ЭЧТЭС в рамках мульти-, ом-, агрокомплекса компенсируются полученными положительными эффектами: ижением ущерба окружающей среде, причиняемого выбросами и отходами ТЭС; именением прогрессивной технологии сжигания в вихревом потоке и фективного тепломеханического оборудования создаваемого на этой основе -рогенератора с вихревой топкой; дополнительным доходом от реализации одукции, производимой в результате утилизации отходов.

11. Определено место вновь создаваемой Шивэ-Овооской ТЭС в структуре ъединенной энергосистемы Монголии, играющей основную роль в обеспечении рмального функционирования энергетических систем страны и создании мощного зерва генерирующей мощности.

12. При формировании межгосударственных электроэнергетических связей ран СВА Монголия имеет привлекательное геополитическое расположение, [годно отличаясь территориальным расположением, имеет богатые запасы [сококачественного энергетического угля и других природных ресурсов. Создание ивэ-Овооской ТЭС мощностью 4800 МВт открывает новую перспективу участия в ергетической и экономической кооперации Монголии в сфере сотрудничества ран СВА.

Основные публикации автора по теме работы:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Угольная частица в поле излучения СВЧ. Часть I. Нестационарный мпературный режим / Пащенко С.Э., Саломатов Вас. В., Саломатов В.В., «жаргал X. // Горение и плазмохимия, 2009. Т.7, № 3. - С. 207-218.

2. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделироь термоподготовки и горения угольной частицы. I Стадия прогрева // ИФЖ 201 Т.83, № 5. - С. 837-846.

3. Развитие возобновляемой энергетики Монголии / Энхжаргал ; Мангалжалав Ч., Тувшинбаатар Д., Мунхбаатар О. // Энергетический вести Санкт-Петербургского государственного аграрного ун-та, - Санкт-Петербург, 201 С.285-290.

4. Физическое моделирование внутренней аэродинамики в вихревой топ энергетического парогенератора / Саломатов В.В., Шарыпов О.В., Ануфриев И.< Аникин Ю.А., Энхжаргал X. // Вестник Новосиб. Гос. ун-та, Физика. - Новосибирс Изд-во НГУ. 2011. Т.6, вып. 1. - С. 60-65.

5. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирован термоподготовки и горения угольной частицы. II Стадия сушки // ИФЖ, 2011 Т 5 № 2. - С. 239-247.

6. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирован] термоподготовки и горения угольной частицы. III Стадия выхода летучих // ИФЗ

2011, Т.84, № 3. - С. 590-597.

7. Экспериментальное исследование структуры закрученных потоков модели вихревой топки методом лазерной доплеровской анемометрии / Ануфри И.С., Аникин Ю.А., Шарыпов О.В., Саломатов В.В., Энхжаргал X. // Вестні Томского гос. ун-та, Математика и механика. - Томск: Изд-во НТЛ, 2011 №>2 С. 70-78.

8. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделировані термоподготовки и горения угольной частицы. IV Стадия зажигания // ИФЖ, 201 Т.84.№4.-С. 830-835.

9. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделировані термоподготовки и горения угольной частицы. V Стадия выгорания // ИФЖ, 2011 ' 84,№4.-С. 836-841.

10. Экспериментальное и численное исследование аэродинамически характеристик закрученных потоков в вихревой топке парогенератора / Красинскк Д.В., Аникин Ю.А., Ануфриев И.С., Шарыпов О.В., Саломатов В.В., Энхжаргал X. ИФЖ, 2012, Т.85, № 2. - С. 1-11.

11. Энхжаргал X., Батмунх С., Стенников В.А. Перспективные направлен* развития электроэнергетической системы Монголии // Энергетическая политик

2012. №4.-С. 70-81.

12. Научно-технологические основы создания тепловой электростанции концепции мультикомплекса с практически полной утилизацией отходов Энхжаргал X., Батмунх С., Саломатов В.В., Стенников В.А. // Вестник Иркутског Государственного Технического Ун-та. - Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2010 №3 С. 106-113.

13. Энхжаргал X., Батмунх С., Стенников В.А. Формировани

.чтроэнергетической системы Монголии на базе Шивэ-Овооской ТЭС (КЭС) // ггник Иркутского Государственного Технического Ун-та. - Иркутск: Изд- во ТУ, 2012, №5. - С.173-181.

Публикации в других изданиях

14. Энхжаргал X., Балдай Г., Содномдорж Д. Современное состояние ЦЭЭС [редстоящие проблемы // Сб. докл. на совещ. специалистов- энергетиков, Улан-х)р, 1998. - С. 65-75 (на монг. языке).

15. Батхуяг С., Энхжаргал X. Энергетика Монголии и возможные пути ее геграции в Энергетику стран АТР // Тр. IY Междунар. конф. "Энергетическая шерация в Азии: Межгосударственная инфраструктура и энергетические рынки", кутск, 13-17 сентября 2004.

16. Исследование шлакования радиационной поверхности нагрева котла Е-)-140 ТЭЦ-4 г.Улан-Батор / Батмунх С., Энхжаргал X., Буриад Л., Даваасурэн П. // . докл. науч. конф. "Производство, технология и экология", Улан-Батор, 2007. -'0-79. (на монг. языке).

17. Enkhjargal КН., Batmunkh S., Khishigsaikhan D. The state policy of ingolia on renewable energy sector // Proc. of the 2009 International forum on strategic hnologies. IFOST-2009: Power and energy system engineering, -Ho Chi Minh City, itnam. Oct. 21-24 2009. - P. 119-121.

18. Salomatov V.V., Batmunkh S., Enkhjargal KH. Scientific principles for ation and reconstruction of energetic solid fiiel steam generators under vortex nbustion technology // Proc. of the 2009 international forum on strategic technologies. 3ST-2009: Power and energy system engineering, - Ho Chi Minh City, Vietnam. Oct. -24 2009.-P. 219-220.

19. Salomatov V.V., Enkhjargal KH. Scientific Principles of Design and construction of Power Steam Generators on Low-Grade Coals for Vortex Technology Combustion // Proc. of the 2009 International forum on strategic technologies. IFOST-09: Power and energy system engineering, - Ho Chi Minh City, Vietnam. Oct. 21-24 09. - P. 220-224.

20. Теплотехнические характеристики углей Шивэ-Овооского сторождения Монголии / Заворин А.С., Саломатов В.В., Энхжаргал X., Батмунх , Долгих А.Ю., Николаева В.И., Черкашина Г.А. // Мат-лы XY Всерос. науч. техн. нф. «Энергетика: экология, надёжность, безопасность», - Томск: Изд-во ТПУ, 9-11 к. 2009.-С. ICS-109.

21. Результаты физического и математического моделирования процессов реноса и горения твердого топлива в вихревой топке / Саломатов В.В., )асинский Д.В., Саломатов Вас. В., Батмунх С., Энхжаргал X. // Сб. тез. V еждунар. Симп. «Горение и плазмохимия». - Алматы: Казахский национальный иверситет, Институт проблем горения, 2009. - С. 112-115.

22. Enkhjargal КН., Salomatov V.V., Batmunkh S. Modem state development trends for coal power engineering of Mongolia // Сб. докл. VII Beep конф. с междунар. участием «Горение твердого топлива». - Новосибирск- Изд-ИТ СО РАН, 2009. Ч.З. - С. 237-241.

23. Некоторые результаты исследования угля Шивэ-Овоосю месторождения Монголии с целью его энергетического использования / Энхжар1 X., Батмунх С., Заворин А.С., Саломатов В.В., Долгих А.Ю. // Энергосистем, электростанции и их агрегаты: Сб. науч. тр. (под ред. акад. Накорякова В.Е.) Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. Вып. 14. - С. 125-132.

24. Salomatov V.V., Enkhjargal КН., Salomatov Vas. Experimental investigati and numerical simulation of aerodynamics, heat and mass transfer and combustion pulverized fuel in the vortex turbulent flow // Proc. of 12th Workshop on Two-Phase fli predictions, Germany, 22-25 march 2010. - P. 1-13 (электронный вариант).

25. Resource-saving and environmentally responsible multipurpose complex the basis of a coal heat plant / Enkhjargal КН., Bathmunkh C., Salomatov V.1 Lyankhtsetsteg S. // The 5th International Forum on Strategic Technology IFOST- 201 Ulsan, Korea, 13-15 oct. 2010. - P. 290-294.

26. Coal Resources of Mongolia, Data on Mines of Baganuur, Shivee-Ovoo a Thermo-Technical Research of Shivee-Ovoo Coal / Enkhjargal КН., Salomatov V.1 Bathmunkh C., Lyankhtsetsteg S. // Proc. of 5th International Forum on Stratef Technology IFOST-2010, - Ulsan, Korea. 13-15 oct. 2010, - 95 p.

27. Coal Resources of Mongolia, Data on Mines of Baganuur, Shivee-Ovoo a Thermo-Technical Research of Shivee-Ovoo Coal / Enkhjargal КН., Bathmunkh. Salomatov V.V., Lyankhtsetsteg S. // Proc. of 5th International Forum on Strateg Technology IFOST-2010, - Ulsan, Korea. 13-15 oct. 2010. - P. 309-313.

28. Энхжаргал X., Батмунх С., Саломатов В.В. ТЭС на угле как энерп пром-, агрокомплекс. 1. Утилизация золошлаковых отходов // Энергосистем электростанции и их агрегаты: Сб. науч. тр. (под ред. акад. Накорякова В.Е.). Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. Вып.15. - С. 183-192.

29. Физическое моделирование внутренней аэродинамики вихревой тош энергетического парогенератора / Ануфриев И.С., Аникин Ю.А., Шарыпов 0.1 Саломатов В.В., Энхжаргал X. // Мат-лы Всерос. конф. «XXIX Сибирсю теплофизический семинар», Новосибирск, 15-17 ноября 2010. - С. 172-173.

30. Саломатов В.В., Энхжаргал X. Аналитическое исследование термопо, готовки и горения угольной частицы // Мат-лы Всерос. конф. «XXIX Сибирсю теплофизический семинар», Новосибирск, 15-17 ноября 2010. - С. 174-175.

31. Batkhuyag S., Nuurei.B., Enkhjargal КН. About possibilities of expansion ■ power cooperation Mongolia with Northeast Asia countries // "Energy of Russia in X> century: Development strategy-eastern vector" All - Russian Conference. AEC-201 Irkutsk, August 30 - September 3,2010.

32. Энхжаргал X., Батмунх С., Саломатов В.В. ТЭС на угле как энерго

м-, агро- комплекс. Электронно-лучевое обезвреживание газовых выбросов // гргосистемы, электростанции и их агрегаты: Сб. науч. тр. (под ред. акад. горякова В.Е.). - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. Вып. 16. - С. 58-67.

33. Химический состав и температурные характеристики минеральной ти угля Шивэ-Овооского месторождения Монголии / Энхжаргал X., Батмунх С., томатов В.В., Заворин А.С., Долгих А.Ю. // Энергосистемы, электростанции и их егаты: Сб. науч. тр. (под ред. акад. Накорякова В.Е.). - Новосибирск: Изд-во ТУ,2011. Вып. 16.-С. 67-73.

34. Salomatov V.V., Enkhjargal КН. Approximate-analytical study on thermal paration and combustion of a coal particle //7th International Symposium on Coal mbustion (7thISCC), Harbin, China, July 17-20,2011. - P. 75-76.

35. Моделирование структуры течения в вихревой топке / Аникин Ю., уфриев И., Красинский Д., Шарыпов О., Саломатов В.В., Энхжаргал X. // Тр. ждунар. конф. «Современные проблемы прикладной математики: теория, :перимент, практика», - Новосибирск, Академгородок, 30 мая - 4 июня 2011. № 0321101160 НТЦ «Информрегистр» http: //conf.nsc.ru/files/ conf/niknik90 /fullte/ 525/45416-/Anufriev (электронная публикация).

36. Modeling of aerodynamics in vortex furnace / Enkhjargal КН., Anufriev I., ikin Y., Krasinsky D., Sharypov O., Salomatov V.V. // Proc. of 7th International nposium on coal cumbastion, Harbin, China, July 17-20 2011. - 93 p.

37. Теплотехнические свойства бурых углей Шивэ-Овооского порождения Монголии / Батмунх С., Энхжаргал X., Саломатов В.В., Заворин

Долгих А.Ю., Николаева В.И., Черкашина Г.А. // Сб. докл. V науч. практ. яф. «Минеральная часть топлива, шлакование, очистка котлов, улавливание и пользование золы», Челябинск, 2011. Т. 1. - С. 75-77.

38. Энхжаргал X., Энхтайван Т., Батмунх.С. Исследование возможности именения геотермальной теплоты для теплоснабжения в климатических условиях нтрального региона Монголии // Междунар. семинар экспертов по обновляемым источникам энергии, Минск, 22-24 февраля 2011. - С. 132-141.

39. Enkhjargal Kh., Chadraa В., Purevdorj G. Economic and social benefits from ! renewably energy and energyconservation // The proceedings of the International ientific Conference on Power Industry and Market Economy, 04-07 May 2005 jngolia, Ulaanbaatar. - P.20 -25.

40. "Russian-Mongolian project Strategic direction in energy cooperation tween Russia and Mongolia in the first half of the terms of energy cooperation trends in »rtheast Asia (Main areas of the study)"/ Voropai N., Saneev В., Enkhjargal КН., itkhuyag S. // Proc. of 7th international conference on Northeast Asian natural gas and leline (NAGPF), 29-30 August 2011. Mongolia, Ulaanbaatar. - P. 1-6.

41. Саломатов B.B., Энхжаргал X. Нелинейное математическое >делирование термоподготовки и горения угольной частицы // Сб. тр. VII Всерос. минара вузов по теплофизике и энергетике, Кемерово, 14-16 сентября 2011,- 58 с.

42. Батхуяг С., Энхжаргал X., Нуурей. Б. О возможностях расшир энергетического сотрудничества Монголии со странами Северо-Восточной А: [Электронный ресурс] // Объединенный симп. 2010 - Энергетические связи мея Россией и Восточной Азией: стратегия развития в XXI веке: [сайт]. [2010]. UI http:// www. sei.irk.ru/svmp2010/papers/RUS/P2-04r.prif (пятя обращения: 20.01 201 - С. 2-4.

43. Саломатов В.В., Энхжаргал X. Приближенно-аналитичес! исследование термоподготовки и горения угольной частицы // Мат-лы VII Веер сем. ВУЗов по теплофизике и энергетике. Кемерово, 14-16 сентября 2011, - С. 88-S

44. Санеев Б.Г., Энхжаргал X., Батхуяг С. Прогнозирование стратегическ направлений энергетического сотрудничества России и Монголии в первой четвер XXI века с учетом тенденций энергетической кооперации в северо-восточной Ази Мат-лы науч. практ. конф. по результатам конкурса совместных российс! монгольских научных проектов, Иркутск, 14-16 февраля 2012, ИНЦСОРАН -С. 22-23.

Отпечатано в ИСЭМ СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130 Заказ № 119. Тираж 100 экз.

ПРИНЯТЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ СОКРАЩЕНИЯ.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ.

ВВЕДЕНИЕ.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МОНГОЛИИ 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МОНГОЛИИ.

1.1 Аналитический обзор исследований по топливно-энергетическому комплексу и ЭЭС.

1.1.1 Методы обосновал развития электроэнергетических систем.

1.1.2 Методы оптимизации и повышение эффективности электрических станций и установок.

1.1.3 Механизмы горения угля и топочные процессы

1.2 Энергетические ресурсы Монголии.

1.2.1 Уголь.

1.2.2 Ядерная энергия.

1.2.3 Возобновляемая энергия.

1.2.4 Нефть.

1.3 Угольная промышленность.

1.4 Современное состояние электроэнергетики Монголии.

1.5 Топливно-энергетический баланс.

1.6 Ключевые проблемы ТЭК Монголии. Цель и задачи исследований.

ЧАСТЬ I. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ И СОЗДАНИЮ ЭФФЕКТИВНОЙ ПАРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

ДЛЯ СЖИГАНИЯ НИЗКОСОРТНОГО ШИВЭ-ОВООСКОГО УГЛЯ

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ШИВЭ-ОВООСКОГО УГЛЯ С ЦЕЛЬЮ ЕГО ШИРОКОМАСШТАБНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

2.1 Характеристика Шивэ-Овооского буроугольного месторождения и описание свойств угля.

2.2 Исследование свойств и характеристик бурых углей Шивэ-Овооского месторождения Монголии с целью разработки технологии его сжигания.

2.2.1 Теплотехнические свойства.

2.2.2 Химический состав и температурные характеристики минеральной части угля.

2.2.3 Использование результатов исследований для оценки шлакующих свойств угля.

2.3 Натурные экспериментальные исследования шлакования радиационных поверхностей нагрева топки энергетического котла типа БКЗ-420-140 при сжигании ШОУ на ТЭЦ-4 г.Улан-Батора Монголии.

2.4 Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОПОДГОТОВКИ И ФАКЕЛЬНОГО ГОРЕНИЯ УГЛЯ.

3.1 Общая постановка задачи теоретического исследования термоподготовки и факельного горения угля

3.2 Математическое моделирование стадии прогрева угольной частицы.

3.2.1 Постановка задачи и анализ решения.

3.2.2 Нестационарные термоупругие напряжения в угольной частице.

3.3 Математическое моделирование стадии сушки.

3.3.1 Физическая основа процесса сушки одиночной угольной частицы.

3.3.2 Математическая постановка задачи изучения стадии сушки угля.

3.3.3 Обобщенные формулы и графики для расчета процесса сушки.

3.4 Изучение динамики выхода летучих и физико-математическая модель термодеструкции отдельной угольной частицы.

3.4.1 Физическая предпосылка и сущность задачи (процесса) и ее математическая формулировка.

3.4.2 Метод получения частных аналитических решений.

3.5 Исследование стадии зажигания угольной частицы в условиях внешнего радиационно-конвективного подвода.

3.5.1 Принцип математической постановки задачи.

3.5.2 Решение задачи и ее представление.

3.6 Стадия выгорания угольной частицы.

3.6.1 Выгорание угольной частицы совместно с ее подсушкой.

3.6.2 Выгорание высушенного коксового остатка.

3.7 Выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ (3D) И ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В

ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ.

4.1 Постановка задачи по разработке трехмерной (3D) математической модели аэродинамики и процессов горения пылеугольного топлива.

4.2 Физическое моделирование процессов переноса и горения угольного топлива в вихревой топке.

4.2.1 Экспериментальный стенд и методика измерений.

4.2.2 Численное моделирование.

4.3 Сравнение и анализ результатов физического и численного исследований (апробация математической модели).

4.4 Выводы.

ЧАСТЬ II. НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ (ЭЧТЭС) НА УГЛЕ ШИВЭ-ОВООСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МОНГОЛИИ

5. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ПАРОГЕНЕРАТОРА С ВИХРЕВОЙ ТОПКОЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ЭНЕРГОБЛОКА

800 МВТ РАБОТАЮЩЕГО НА ШИВЭ-ОВООСКОМ УГЛЕ.

5.1 Основные требования и исходные данные к парогенератору с вихревой топкой мощностью 2650 т/ч для энергоблока 800 МВт.

5.2 Описание физико-математической модели двухфазного турбулентного закрученного реагирующего потока применительно к котлу с вихревой топкой.

5.2.1 Основные допущения и параметры физико-математической модели.

5.2.2 Постановка граничных условий.

5.2.3 Моделирование образования оксидов азота.

5.2.4 Численный алгоритм.

5.3 Результаты численного моделирования процессов ВТ парогенератора производительностью по пару 2650 т/ч для моноблока 800 МВт, работающего на угле ШОМ.

5.3.1 Результаты численного моделирования процессов сжигания шивэ-овооского бурого угля в вихревой топке блока котла КСВТ-2650.„.

5.3.2 Обобщение результатов численного моделирования вихревой топки.

5.4 Выводы.

6. РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ТЭС, РАБОТАЮЩЕЙ

НА УГЛЕ ШИВЭ-ОВООСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МОНГОЛИИ

6.1 Обоснование создания ТЭС мощностью 4800 МВт, эффективно работающей на шивэ-овооском угле Монголии.

6.1.1 Основные положения

6.1.2 Основное оборудование блока.

6.1.3 Тепловая схема энергоблока 800 МВт.

6.1.4 Технико-экономические показатели

6.2 Сравнительное исследование экологических показателей парогенераторов с камерной и вихревой топкой, предназначенных для ТЭС 4800 МВт с 6 блоками по 800 МВт.

6.2.1 Основные показатели энергоблока и ТЭС.

6.2.2 Газообразные выбросы от ТЭС.

6.2.3 Золошлаковые отходы и твердые летучие выбросы ТЭС.

6.2.4 Тепловые выбросы со сбросной водой.

6.3 Выбор электронно-лучевого обезвреживания газовых выбросов.

6.3.1 Электронно-лучевые методы.

6.3.2 Перспективные схемы обезвреживания газовых выбросов при помощи ЭЛТ на ЭЧТЭС.

6.4 Обобщение понятия ЭЧТЭС, ее экологические и некоторые технические и эксплуатационные показатели.

6.5 Выводы.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ СОЗДАНИЯ МУЛЬТИ- (ЭНЕРГОПРОМАГРО-) КОМПЛЕКСА С ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ВСЕХ ОТХОДОВ ЭЧТЭС.

7.1 Технологические и ресурсные основы создания ЭЧТЭС в концепции мультикомплекса, выпускающей широкую гамму продукции с потребительскими свойствами.

7.2 Технико-экономические исследования ЭЧТЭС в составе мультикомплекса.

7.3 Выводы.

8. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОНГОЛИИ НА БАЗЕ ШИВЭ-ОВООСКОЙ ТЭС.

8.1 Потенциальные возможности участия Монголии в энергетической кооперации стран Северо-Восточной Азии.

8.2 Прогноз роста электрической нагрузки и генерирующей мощности.

8.3 Баланс спроса и предложения электрической энергии в энергосистеме Монголии.

8.4 Перспективы развития энергосистемы Монголии.

8.5 Проблемы формирования объединенной электроэнергетической системы Монголии.

8.6 Направления повышения надежности объединенной электроэнергетической системы Монголии и создание межгосударственной электрической связи.

8.7 Выводы.

Основные приоритетные направления экономики Монголии на современном этапе, прежде всего, направлены на активное развитие горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, развернутое капитальное строительство, расширение сельскохозяйственного производства путем обновления посевных площадей в рамках государственной программы, именуемой "третьим этапом освоения целины" и масштабное расширение жизнеобеспечивающей инфраструктуры, включая строительство магистральных автодорог и сетей высоковольтных ЛЭП. Кроме того, предстоит комплексное преобразование транспортной системы г.Улан-Батора путем строительства новых многоуровневых автодорог и метрополитена.

В соответствии с поставленной Правительством задачей укрепления экономики страны необходимо создать развитую топливную и энергетическую базу, формирующую топливно-энергетический комплекс (ТЭК) страны путем увеличения добычи органического топлива, освоения новых источников первичных энергетических ресурсов и строительства генерирующих мощностей.

Монголия обладает значительными запасами ископаемого топлива, распределенными почти равномерно по всей территории страны в виде множества месторождений каменных и бурых углей, а также природного урана. Практически вся территория страны располагает большими потенциальными ресурсам и природных возобновляемых источников энергии. Освоение перспективных видов располагаемых энергетических ресурсов в Монголии на данном этапе находится в стадии рассмотрения, с этой целью проводятся значительные объемы изыскательских и научно-исследовательских работ.

В настоящее время наиболее распространенным видом топлива, обеспечивающим энергетические потребности хозяйственной деятельности

Монголии, является уголь. Разведанные балансовые угольные запасы страны составляют свыше 17 млрд. т, они рассредоточены примерно по 150 угольным месторождениям. Из них наибольшими масштабами обладает относительно новое Шивэ-Овооское месторождение (ШОМ) с запасом угля в объеме 2700 млн.т. В стадии строительства на сегодняшний день находятся несколько тепловых электростанций (ТЭС) небольшой мощности (от 18 до 60 МВт) в южном и западном районах страны. Планируется сооружение ТЭС на Баганурском (около 270 МВт) и Тавантолгойском (около 400 МВт) угольных разрезах, а также ТЭЦ №5 (первая очередь 450 МВт, вторая - 350 МВт, проектная мощность 800 МВт) в г.Улан-Баторе. Дальнейшее развитие энергетической отрасли Монголии предусматривает строительство угольной ТЭС большой мощности (на уровне 3600-4800 МВт) в районе Шивэ-Овооского месторождения с ориентацией выдачи электроэнергии как на внутренний рынок, так и на ее экспорт в страны Северо-восточной Азии (например, Россию и Китай). Предварительные оценки показывают, что вышеназванный запас угля Шивэ-Овооского месторождения относится только к его Шинэ-Усскому участку. Он обеспечит топливом вновь проектируемую ТЭС на 25-35 лет эксплуатации. В более длительной перспективе поддерживать работу электростанции возможно на базе других прилегающих к нему неосвоенных участков с большими запасами угля также расположенными в пределах Шивэ-Овооского угольного бассейна.

В связи с выше изложенным вопросы тщательного изучения свойств шивэ-овооского угля (ШОУ) и разработки научно-технологических основ его энергетического использования путем строительства крупной современной

ТЭС, ориентированной на обеспечение внутреннего потребления электроэнергии и ее экспорт на внешний рынок, является одной из первоочередных задач, стоящих перед будущим монгольской энергетики и экономики в целом. В научном плане здесь необходимо разрабатывать новую

15 экологически чистую технологию сжигания шивэ-овооского угля в топке парогенератора большой единичной мощности для комплектации энергоблока на уровне 800 МВт с целью сооружения крупной ТЭС с выше приведенной мощностью 3600-4800МВт. Согласно установившимся требованиям в части современных аспектов экологии и природоохранной политики устойчивого развития, а также действующим Международным актам по сокращению вредных газообразных выбросов и ограничению трансграничных переносов диоксида углерода возрастает необходимость уделения повышенного внимания на сокращение вредных выбросов ТЭС. Это должно быть положено в основу выбора мощности и профиля единичного энергоблока для рассматриваемой ТЭС, что диктуется требованиями энергоэффективного и экологичного сжигания ШОУ и достижения высоких технико-экономических показателей производства электроэнергии на ТЭС. Вновь проектируемая ТЭС представляется в концепции мультикомплекса. При таком подходе предусматривается не только производство главных видов продукции ТЭС -электрической и тепловой энергии, но и комплексное использование практически всех жидких, газовых и твердых отходов ТЭС с получением из них продуктов с потребительскими свойствами. Мультикомплекс - это серия сопряженных с ТЭС дорстройзаводов, промкомбинатов, фабрик и агропредприятий, производящих: сырье для стройиндустрии, металлургии, химии; минеральные удобрения; дорожно-строительную продукцию и др. Именно в такой концептуальной постановке задачи наиболее полно проявляются все энергетические, экологические и экономические преимущества вновь создаваемой ТЭС на ШОУ.

На современном этапе развития монгольская энергетика подошла к некоторой переломной точке, когда необходимо сформулировать целеполагающие установки и определить направления дальнейшего развития самой энергетической отрасли не только как ведущей области экономики

16 страны, но и как отрасли, обеспечивающей энергетическую самостоятельность и безопасность страны в целом. В связи с этим очень важно найти правильный подход к созданию надежной энергоэффективной технологической основы, опираясь на которую активное развитие должна получить энергетика страны. Данный вопрос, прежде всего, напрямую связан с наличием и объемами имеющихся первичных энергетических ресурсов и их эффективным, правильным использованием. В Монголии, как было отмечено, имеются три наиболее распространенных вида первичных . энергоресурсов, а именно: ископаемый уголь; природный уран; возобновляемые энергетические ресурсы, включающие солнечную, ветровую и геотермальную энергию. Необходимо определить, какие из этих энергоресурсов являются приоритетными для практического использования, какие из них будут применяться в ограниченном масштабе для покрытия, например, местных энергетических нужд, а какие будут ориентированы на экспортные поставки.

Настоящая диссертационная работа посвящена научным, научно-технологическим и технико-экономическим исследованиям поставленных выше вопросов. В ней рассматривается проблема развития энергетического комплекса Монголии в органически связанных и объединенных в едином комплексе технических, экономических и экологических задач, что составило основу нового подхода решения крупных комплексных народно-хозяйственных проблем, поставленных на современном этапе.

Задачи, которые решаются в диссертационной работе, являются приоритетными и соответствуют целеполагающим ориентирам энергетической стратегии страны, разработанной Министерством минеральных ресурсов и энергетики Монголии. Они в полной мере отвечают направлениям сотрудничества стран Северо-Восточной Азии в области энергетики и экономики, а также согласуются с первоочередными направлениями освоения минеральных ресурсов, заложенными в Программе устойчивого развития

17

Монголии. Проводимые исследования осуществлялись в рамках Соглашения между Российской Академией наук (ее Сибирского отделения) и Академией наук Монголии, российско-монгольского проекта "Прогнозирование стратегических направлений энергетического сотрудничества России и Монголии в первой четверти 21-го века с учетом тенденций энергетической кооперации в Северо-Восточной Азии, их системная оценка и выбор на ее основе первоочередных направлений взаимовыгодного сотрудничества двух стран в энергетической сфере" и ряда других научно-технологических проектов Академии наук Монголии, Министерства образования, культуры и науки Монголии и совместных проектов Монгольского университета и Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (при поддержке РФФИ).

Цель работы. Обоснование и разработка научно-методических и технологических основ создания энергоэффективной и экологически чистой угольной ТЭС в концепции мультикомплекса, работающего по безотходной технологии, с получением широкой гаммы товарной продукции с потребительскими свойствами и их практическое применение для формирования на базе крупной ТЭС оптимальной структуры вновь создаваемой объединенной энергосистемы Монголии, обеспечивающей активное развитие экономики страны.

Задачи, решаемые в работе

1. На основе всестороннего анализа проблем, сложившихся в топливно-энергетическом комплексе Монголии, обосновываются основные требования к перспективной структуре электроэнергетической системы, современным теплоэнергетическим источникам и энергоэффективным технологиям и оборудованию, использующим бурые энергетические угли, являющиеся преобладающим видом топлива для Монголии и других стран.

18

2. Исследования и комплексные обобщения по обеспеченности первичными энергетическими ресурсами и состоянию топливной базы энергетики Монголии.

3. Комплексное изучение свойств шивэ-овооского угля и его золы, ориентированные на разработку технологий и оборудования для его сжигания.

4. Моделирование и расчет процессов термоподготовки и горения угольных частиц ШОМ, как многоэтапного процесса сжигания топлива.

5. Исследование сжигания ШОУ в топке энергетического парогенератора с целью разработки эффективной конструкции топки парогенератора, позволяющей интенсифицировать процесс горения и максимально сократить выход вредных газообразных компонентов в окружающую среду с продуктами горения.

6. Разработка технических решений и конструктивных особенностей технологической схемы экологически чистой ТЭС в концепции мультикомплекса.

7. Проведение эколого-экономических исследований мультикомплекса с учетом рынка сбыта выпускаемой широкой гаммы товарной продукции с потребительскими свойствами и минимизации экологического ущерба.

8. Разработка стратегии развития электроэнергетической системы Монголии на базе крупных угольных электростанций, в том числе в виде многопродуктового мультикомплекса.

9. Разработка основных направлений перспективного развития Монгольской электроэнергетической системы и определение ее места в общем экономико-энергетическом пространстве Северо-Восточной Азии.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались теоретические и экспериментальные методы. В основу теоретических исследований положены методология системных исследований в энергетике и математическое моделирование всех этапов термической подготовки и горения угольного топлива и изучение топочного процесса на ЗЭ модели. Экспериментальные исследования направлены на лабораторное изучение свойств шивэ-овооского угля и его минеральной части, апробацию математических моделей и проверки полученных теоретических результатов горения угля и получение необходимых данных для создания вихревой топки энергетического котла, сжигающего шивэ-овооский уголь. Методология системных исследований применялась для комплексной оценки современного состояния электроэнергетического комплекса Монголии и определения его перспективного развития как взаимосвязанного процесса инновационного преобразования экономики. Для обоснования предлагаемых решений использовались методы системного анализа, математического моделирования.

На защиту выносятся:

1. Научно-методические разработки: методы анализа, расчета и технико-экономического обоснования оптимальной структуры создаваемой объединенной энергосистемы Монголии с учетом специфики энергопотребления и расположения энергопотребителей; методология создания энергопромагрокомплекса, основанного на экологически чистой ТЭС, работающей по безотходной технологии с использованием всех видов отходов и выпускающей кроме электрической энергии широкую гамму продукций с потребительскими свойствами; пространственная (ЗЭ) математическая модель топочных процессов в вихревой топке, включающая полное описание протекающих в ней процессов.

2. Фундаментальные разработки: аналитическое описание процессов термоподготовки и горения топлива в виде одиночной угольной частицы на всех этапах технологического цикла, а именно: при ее нагреве, сушке, пиролизе, горении летучих веществ и коксового остатка; результаты ЗБ моделирования

20 процесса горения угля в вихревой топке с горизонтальной закруткой.

3. Результаты экспериментальных исследований: результаты численных и экспериментальных исследований свойств шивэ-овооского угля и его минеральной части; физико-математическое описание поведения грубопомолной пыли шивэ-овооского угля в топке энергетического парогенератора.

4. Научно-технические разработки: схемно-структурные принципы и технические решения создания объединенных электроэнергетических систем на примере монгольской ОЭЭС; принципиальная технологическая схема мультикомплекса, основанная на экологически чистой ТЭС; теплотехнически эффективная конструкция парогенератора с вихревой топкой и компоновка котельного цеха ТЭС.

Научная новизна

1. Предложена постановка и комплексный подход для формирования стратегии развития электроэнергетической системы целого экономического региона (в данном случае отдельно взятой страны), включающий изучение свойств топлива, разработки технологии и его сжигания, конструктивных решений создания крупных ТЭС, их интеграцию в энергосистему для повышения ее надежности, устойчивости и управляемости.

2. Предложены основополагающие принципы и технологические решения создания объединенной электроэнергетической системы Монголии.

3. Впервые предложена комплексная концепция и научно-технологический подход создания крупного электрогенерирующего источника, основанные на изучении полного жизненного цикла энергетического топлива (на примере низкокачественного угля ШОМ Монголии) и представляющего себя в виде энергопромагрокомплекса, базирующегося на экологически чистой

ТЭС, выпускающей целую гамму продукции с потребительскими свойствами, тем самым являющейся основой экономики и осуществления экологической политики в энергохозяйстве.

4. Проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по сжиганию угля ШОМ для разработки оптимальной конструкции вихревой топки энергетического парогенератора и организации топочного процесса с минимальным выходом вредных веществ.

5. Впервые проведен комплекс поэтапных (прогрев, сушка, выход летучих, зажигание и выгорание) теоретических исследований по термоподготовке и горению одиночных угольных частиц и получены приближенно-аналитические формулы и номограммы, которые с приемлемой точностью могут использоваться в инженерных расчетах на всех этапах термоподготовки и горения угольной частицы. При этом:

- Показано, что при радиационно-конвективном прогреве температурные напряжения для частицы шивэ-овооского угля размером 100 мкм, возникающие при температуре газовой среды в 1500°С, не превышают предела прочности на растяжение, а сами частицы размером до 100 мкм не теряют своей сплошности. Частицы размером 10 мм и более при температуре среды в 1000°С разрушаются. При этом сам момент разрушения достигается в начальной стадии прогрева (малые Ро {т.е. /ч? —>0).

- Впервые динамика сушки угольной частицы с остаточной влажностью исследована как нелинейная задача Стефана с подвижным фронтом фазового превращения. Для математической модели теплопереноса в частице с распределенными параметрами и обобщенного закона теплоподвода найдены приближенно-аналитические зависимости по расчету времени и скорости сушки, температурного поля и тепловых потоков для двух характерных зон: подсушенного топлива и топлива с остаточной влажностью. Полученные усложненные решения по динамике испарения влаги сведены для области

22 предельных значений параметров к простым формулам. В частном случае малых значений параметра испарения они свелись к спектру решений, точно совпадающих с выражениями, полученными по методу Л.С. Лейбензона.

- Сформулирована физико-математическая модель термодеструкции отдельной частицы с преобладающим влиянием эндотермических эффектов и получены приближенно-аналитические решения этой модели, которые объясняют влияние физических и режимных параметров на динамику процесса выхода летучих. Эти результаты в первую очередь могут успешно использоваться для поиска эффективных режимов сжигания высокореакционного шивэ-овооского угля Монголии.

- Разработана нелинейная математическая модель горения угольной частицы с учетом допущений, характерных для схемы Шваба-Зельдовича, и в рамках квазистационарного приближения найдено полное время выгорания коксовой частицы с учетом влияния золового каркаса, подсушки угля, внутри пористого реагирования, концентрации кислорода в топочной среде.

6. Впервые при разработке энергетического мультикомплекса получили применение системные подходы и расчеты, обеспечивающие проведение исследований и теоретическое обоснование для их применения в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве и других сферах экономической деятельности.

7. Выполнен комплексный анализ ресурсной базы и современного состояния энергетического комплекса Монголии в концепции создания Единой электроэнергетической системы страны и выбора структуры ее генерирующих мощностей. Дан анализ и разработаны перспективные направления развития Монгольской энергетики с учетом внутренних и внешних влияющих факторов.

Практическая значимость и реализация. Разработанные и изложенные в диссертации результаты являются научно-технической основой создания крупной ЭЧТЭС, располагаемой на Шивэ-Овооском угольном разрезе Монголии. Предложенные в диссертации методы сжигания и электроннолучевой очистки продуктов сгорания от оксидов азота и диоксида серы с применением впрыска аммиака и без него позволяют производить непосредственно на ТЭС минеральные удобрения, необходимые для сельскохозяйственного производства страны, уменьшить их импорт и увеличить экспортные поставки. Реализация предлагаемых методов утилизации золы ТЭС позволяет наладить производство цемента, строительных материалов и изделий, необходимых для дальнейшего развертывания строительного и дорожно-строительного производства. На основе проведенных в диссертационной работе комплексных исследований шивэ-овооского угля становится возможным широкое его использование в энергетике путем строительства ЭЧТЭС большой мощности на угольном месторождении, значительно улучшающей генерирующую структуру и расширяющей возможности удовлетворения не только внутреннего спроса на электроэнергию, но и осуществление ее экспорта за пределы Монголии. Это позволяет пересмотреть структуру топливно-энергетического баланса Монголии в целях эффективного использования первичных энергетических ресурсов и тем самым укрепить позицию Монгольской энергетики в общем экономико-энергетическом пространстве Северо-Восточной Азии. Полученная оптимальная структура электроэнергетического комплекса обеспечивает объединение монгольской энергосистемы, способствует повышению ее надежности, устойчивости, управляемости и увеличивает независимость республики от внешних энергоисточников. Результаты работы получили одобрение Научно-технологического Совета Министерства минеральных ресурсов и энергетики Монголии и использовались при разработке рекомендаций по уточнению программы "Объединенная электроэнергетическая система" Монголии и внедрены на Улан-Баторской ТЭЦ-4.

Личный вклад автора. Автор предложил комплексную постановку и методический подход для формирования стратегии развития электроэнергетической системы регионов и страны в целом, объединяющие всю иерархическую структуру ее построения, начиная от исследования свойств топлива, разработки технологии его сжигания, принципов создания крупных ТЭС до их интеграции в энергосистему и формирования на базе этого объединенной энергосистемы с учетом требований надежности, устойчивости и управляемости. Он внес свой личный вклад в развитие теории и создание методического обеспечения по каждому из звеньев этой технологической цепочки. Автор выполнил широкий комплекс как теоретических, так и экспериментальных исследований.

В диссертационной работе системный подход используется автором как методологическая база разработки долгосрочного прогноза топливо- и энергопотребления, а также для обоснования и выбора источников энергоснабжения определенных групп потребителей. При этом в качестве основных средств автор использует идеи программно-целевого подхода [16].

Автор систематизировал методологию системных исследований, корректно увязал все решаемые в рамках настоящей диссертационной работы задачи с учетом их иерархии, взаимосвязей и получаемых результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: республиканской научной конференции "История и будущие тенденции развития Монгольской энергетики", проведенной Министерством энергетики Монголии (г.Улан-Батор, Монголия, 2002); 7-ом Корейскороссийском международном симпозиуме по науке и технологиям "КОРУС

2003" (г. Улсан, Республика Корея, 2003); 4-ой Международной конференции по Энергетической кооперации в Азии (АЕС-2004) "Межгосударственная инфраструктура и энергетические рынки" (г.Иркутск, РФ, 2004); 8-ом

Корейско-российском международном симпозиуме по науке и технологиям

25

КОРУС 2004" (г.Томск, РФ, 2004); научно-практической конференции "Производство-Технологии-Экология" (г.Улан-Батор, Монголия, 2007); Международных форумах по стратегическим технологиям "IFOST-2007" (г.Улан-Батор, Монголия, 2007), "IFOST-2009" (г.Хо Ши Мин, Республика Вьетнам, 2009), "IFOST-2010" (г.Улсан, Республика Корея, 2010) и "IFOST-2011" (г.Харбин, Китай, 2011); VII Всероссийской конференции с международным участием "Горение твердого топлива" (г.Новосибирск, РФ, 2009); Материалы:" 12th Work shop on Two-Phase flow predictions" (г.Галле, Германия, 22-25 марта 2010); Всероссийской конференции "XXIX Сибирский теплофизический семинар" (г.Новосибирск, РФ, 2010); Всероссийской конференции "Энергетика России в XXI веке" (г.Иркутск, РФ, 2010); 7-ой интернациональной конференции по сжиганию угля /"The 7th international symposium on coal combustion" (г.Харбин, Китай, 2011); 12-ой интернациональной конференции по природному газу и газопроводам / "The 12th international conference on North east Asian natural gas and pipeline" (г.Улан-Батор, Монголия, 2011); "VII Всероссийском семинаре вузов по теплофизике и энергетике" (г. Кемерово, РФ, 2011); научно-практической конференции по результатам конкурса совместных российско-монгольских научных проектов (г. Иркутск, РФ, ИНЦ СО РАН, 14-16 февраля 2012 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 44 печатных работы, из которых 13 статей напечатано в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и общего заключения. Текстовая часть работы изложена на 363 страницах текста и содержит 69 рисунков, 38 таблиц, 161 наименования источников, использованных работ и Приложений.

8.7 Выводы

1. Автором проведены прогнозные исследования внутренних энергетических рынков и возможных внешних поставок электроэнергии на рынки приграничных стран. Определены их потенциальные возможности и особенности.

2. Показано, что проблема эффективного развития энергосистемы Монголии является актуальной, прежде всего для самой страны, а также для стран Северо-Восточной Азии. В настоящее время она представлена пятью разрозненными ЭЭС и имеет ограниченные возможности своего участия в межгосударственном энергетическом сотрудничестве со странами СВА.

3. Перспективные планы освоения горнорудных месторождений и активного формирования производственной, социальной сферы и жилищного комплекса Монголии требуют создания нового уровня энергетики, для которой важнейшим направлением является формирование единой ОЭЭС с развитыми внешними связями.

4. Проведенные прогнозные исследования показывают, что за предстоящий пятнадцатилетний период для удовлетворения внутреннего спроса на электрическую энергию потребуется ввести не менее 3240 МВт мощности (в 4,5 раза больше существующей мощности) и более 1000 км системообразующих линий электропередачи напряжением 220 кВ и выше. Важным направлением развития энергетического комплекса Монголии является усиление межгосударственных электроэнергетических связей.

5. Реализация таких широкомасштабных планов требует применения новых технологий и технических решений, направленных на создание на базе угольных месторождений энергетических мультикомплексов, обеспечивающих производство полигаммных продуктов и максимальную утилизацию отходов производства с минимальным экологическим воздействием на окружающую среду.

6. Предлагаемая Шивэ-Овооская ТЭС мощностью 4800 МВт с рассматриваемыми системообразующими ЛЭП напряжением до 500 КВ и с повышенной пропускной способностью являются важными структурными элементами ОЭЭС Монголии как с точки зрения обеспечения надежности, так и для создания Единой объединенной ЭЭС Монголии, так и для организации межгосударственных электрических связей между странами СВА.

7. Монгольская ЭЧТЭС, работая по схеме потенциальных межгосударственных электрических связей между странами СВА, может обеспечить возможность участия республики в энергетической кооперации государств Азиатско-Тихоокеанского регионов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время, в связи с переходом экономики Монголии на новый этап активного развития, определяемый высокими темпами освоения и переработки природных ресурсов, перед энергетикой страны поставлены амбициозные задачи, которые требуют оценки и переосмысления существующей ситуации и на основе этого должны быть предложены инновационные стратегические направления, которые бы способствовали становлению экономики в Монголии и обеспечили дальнейшее устойчивое развитие самой энергетической отрасли как ведущей области экономики страны, так и энергетической, следовательно, экономической самостоятельности и безопасности страны в целом. Для реализации этой цели очень важно правильно и научно-обоснованно определить основную сырьевую (ресурсную) базу энергетики, концепцию создания собственных электрогенерирующих источников, электрические связи и в целом рациональную структуру объединенной энергосистемы Монголии, опираясь на которые должен развиваться энергетический комплекс страны. Этот вопрос, прежде всего, связан с наличием имеющихся первичных энергетических ресурсов и эффективным их использованием. В Монголии в значительных объемах имеется три основных вида первичных энергоресурсов, включая ископаемые угли, природный уран и возобновляемые энергетические ресурсы в виде солнечной, ветровой энергии и подземной теплоты. На основе выполненных исследований в рамках данной работы, оценки ситуации на энергетическом рынке, анализа конъюнктуры ресурсного потенциала в качестве наиболее перспективного и дешевого вида из имеющихся видов первичных энергетических ресурсов для внутреннего использования с целью выработки электро- и теплоэнергии определены бурые угли, значительные запасы которых находятся в центральном и восточном регионах страны. Наиболее ярким их представителем является Шивэ-Овооское буроугольное месторождение.

Выполненный комплекс фундаментальных, экспериментальных и расчетно-модульных исследований ориентирован на крупномасштабное использование бурого угля и служит научно-технологической основой для разработки новых методов обоснования и конструирования эффективного топочного устройства для сжигания бурого угля на примере Шивэ-Овооского месторождения в Монголии, создания экологически чистой ТЭС с минимальными выбросами в окружающую среду и производящей целую гамму продуктов с потребительскими свойствами в концепции мультикомплекса, а также формирование на ее основе объединенной электроэнергетической системы страны.

В результате исследований получены следующие научные результаты и сделаны следующие основные выводы.

1. Выполнен анализ и оценка располагаемых и технологически доступных для использования запасов первичных энергетических ресурсов Монголии, из них основными и наиболее перспективными должны стать ископаемые органического топлива в виде каменного и бурого угля, ядерное топливо и некоторые виды возобновляемых источников энергии. Из возобновляемых энергетических ресурсов, предпочтительными являются солнечная, ветровая энергия и геотермальное тепло земной коры. Эти ресурсы впервые получили количественную оценку и учтены в топливном энергобалансе страны.

2. Выполнен всесторонний анализ современного состояния топливно-энергетического комплекса Монголии и на основе этого исследованы перспективы развития энергетической отрасли Монголии в свете новых ч экономических условий. По их результатам была обоснована необходимость усовершенствования технологии сжигания энергетических бурых углей, обеспечивающей их введение в экономический оборот с полноценным и экологически безвредным использованием, показанным на примере основного угольного бассейна центральной экономической зоны Монголии - Шивэ-Овооского месторождения.

3. Впервые исследованы физические свойства шивэ-овооского угля, а также его минеральной части с целью определения технологии сжигания данного угля и разработки новой конструкции парогенераторной установки.

4. Была проведена серия теоретических и экспериментальных исследований по термоподготовке и горению угля, определяющих физику и механизмы термопревращения и горения его компонентов. Получены аналитические зависимости для проведения инженерных расчетов, формулы, количественные соотношения и графический материал. Разработана математическая модель топочного устройства для его расчета и конструирования.

5. Разработана (предложена и экспериментально апробирована) пространственная (ЗЭ) математическая модель топочных процессов в вихревой топке, включающая полное описание протекающих в ней процессов, тепломассообмена, горения, теплового излучения и генерации газообразных компонентов.

6. На основе многоаспектных исследований шивэ-овооского угля с использованием разработанной пространственной (30) математической модели топочного процесса разработана оптимальная теплотехнически эффективная конструкция парогенератора с вихревой топкой большой тепловой мощности с компактными массогабаритными размерами отвечающая современным требованиям по экологическим показателям.

7. Основным преимуществом разработанного парогенератора с вихревой топкой является значительное повышение теплонапряженности топочного объема за счет интенсификации процесса горения угля путем создания

315 закрученного турбулентного потока, что позволяет сжигать низкокачественный уголь при низких коэффициентах избытка воздуха. Большой окружной компонент скорости на периферии камеры сгорания создает вынос горючего на стенки, вследствие чего горение происходит в основном в пристеночной области, что исключает локальные максимумы температуры. Это, как известно, приводит к уменьшению выбросов «термических» ыох .

8. Разработаны методические принципы и технические решения по созданию экологически чистой, энергетически эффективной и экономичной ТЭС с современной технологией подготовки, сжигания топлива и очистки продуктов сгорания (ЭЧТЭС), располагаемых на крупных буроугольных месторождениях, в частности, на ШОМ Монголии. Предложенная технология является универсальной и может применяться не только в Монголии, но и в России.

9. На базе ЭЧТЭС предложено создать промагрокомплекс, включающий серию заводов и предприятий по обработке всех видов отходов ТЭС с получением продуктов, жизненно важных для страны, обладающих потребительскими свойствами для промышленности (вяжущие, гипс, блоки и т.д.) и сельского хозяйства (минеральные удобрения различного вида). Выполнено технико-экономическое обоснование проекта с расчетами капиталовложений, текущих затрат, себестоимости выработанной электроэнергии и других техническо - экономических показателей ЭЧТЭС.

10. Затраты на природоохранные мероприятия ЭЧТЭС в рамках многопродуктового промагрокомплекса компенсируются полученными положительными эффектами: снижением ущерба окружающей среде, причиняемого выбросами и отходами ТЭС; применением прогрессивной технологии сжигания топлива в вихревом потоке; эффективным тепломеханическим оборудованием; созданием на этой основе - парогенератора с вихревой топкой; дополнительным доходом от реализации продукции, производимой в результате утилизации отходов.

11. Определено место вновь создаваемой Шивэ-Овооской ТЭС в структуре объединенной энергосистемы Монголии, играющей основную роль в укреплении надежности и безопасности работы энергетических систем страны и создании мощного резерва генерирующей мощности.

12. Предложены перспективные направления развития электроэнергетического комплекса Монголии, предполагающие сооружение системообразующих линий электропередачи, объединение разрозненных ЭЭС в единую электроэнергетическую систему, формирование эффективной структуры электрогенерирующей мощности, обеспечивающей перспективный спрос на внутреннем и внешнем рынке электроэнергии, создание развитых внутренних и внешних электроэнергетических связей ОЭЭС страны, способствующих ее надежному функционированию.

13. При формировании межгосударственных электроэнергетических связей стран СВА Монголия имеет привлекательное геополитическое расположение, выгодно отличаясь территориальным расположением, имеет богатые запасы высококачественного энергетического угля и других природных ресурсов. Создание Шивэ-Овооской ТЭС мощностью 4800 МВт открывает новую перспективу участия в энергетической и экономической кооперации Монголии в сфере сотрудничества стран СВА.

1. Макарова A.C., Макаров A.A. Математическая модель для перспективного планирования развития энергосистемы // Электрические станции, 1964, №5. с. 22-27.

2. Мелентьев Л.А., Сыров Ю.П. Оптимизация развития электроэнергетических систем с использованием математических моделей // Изв. АН ССР. Энергетика и транспорт, 1966, №5. С. 3-14.

3. Беляев Л.С., Войцеховская Г.В., Савельев В.А. и др. Системный подход при управлении развитием электроэнергетики / Под ред. Л.С. Беляева, Ю.Н. Руденко. Новосибирск: Наука, 1980. - 240 с.

4. Ханаев В.А. Пути повышения маневренности Единой электроэнергетической системы СССР. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981.- 145 с.

5. Абраменкова H.A., Воропай Н.И., Заславская Т.Б. Структурный анализ электроэнергетических систем в задачах моделирования и синтеза. -Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990. 224 с.

6. Арзамасцев Д.А., Липес A.B., Мызин А.Л. Модели и методы оптимизации развития энергосистем. Свердловск: УПИ, 1973. - 148 с.

7. Волькенау И.М., Зейлигер А.Н., Хабачев Л.Д. Экономика формирования электроэнергетических систем. -М.: Энергия, 1981. -320 с.

8. Системные исследования в энергетике: Ретроспектива научных направлений СЭИ-ИСЭМ / Отв. ред. Н.И. Воропай. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 2010. - 686 с.

9. Волков Э.П., Баринов В.А. Методические принципы обоснования развития электроэнергетики России в условиях ее либерализации // Изв. РАН. Энергетика, 2006, №6 С. 14-19.

10. Батхуяг С. Современное состояние и перспективы развития электроэнергетики МНР. М.: Инфоросэнерго, 1981. - 59 с.

11. Батхуяг С. Научно-методические и практические вопросы разработки стратегии развития энергетики Монголии в новых социально-экономических условиях. Дисс. докт. техн. наук. Улан-Батор, 1997. — 235 с.

12. Нуурей Б. Методы и математические модели системного анализа для исследования развития формирующихся электроэнергетических систем (на примере ЭЭС Монголии). Дисс. . докт. техн. наук. Иркутск, 1995. 290 с.

13. Андрющенко А.И. Основы термодинамических циклов теплоэнергетических установок. М.: Высш. школа, 1977. - 216 с.

14. Левенталь Г.Б., Попырин Л.С. Оптимизация теплоэнергетических установок. -М.: Энергия, 1970. 352 с.

15. Андрющенко А.И., Аминов Р.З. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. М.: Высш. школа, 1983. - 255 с.

16. Щинников П.А., Ноздренко В.Г., Томилов Ю.В. и др. Комплексные исследования ТЭС с новыми технологиями. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005.-528 с.

17. Голованов Н.В., Митор В.В. Освоение и исследование головных малогабаритных парогенераторов с вихревой топкой ЦКТИ // Труды

18. ЦКТИ. Л.: 1975. - Вып. 132. - С. 3-14.319

19. Саломатов В.В. Природоохранные технологии на тепловых и атомных электростанциях: Монография. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. — 853 с.

20. Томилов В.Г., Пугач Ю.Л. и др. Эффективность пылеугольных ТЭЦ с новыми экологообеспечивающими технологиями. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1999. - 97с.

21. Шульман В.Л. Методические основы природоохранной деятельности ТЭС. Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 2000. - 447 с.

22. Гапеев В.В. Программа ГКНТ "Экологически чистая ТЭС". Основные проекты // Теплоэнергетика. 1993. №4. С. 5-12.

23. Михайлов Н.М., Шарков А.Т. Физические свойства топлива и борьба с затруднениями на топливоподаче электростанций. М.: Энергия, 1972. -264 с.

24. Теплосиловые системы: Оптимизационные исследования /A.M. Клер., Н.П. Деканова., Э.А. Тюрина и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 2005.-236 с.

25. Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва. М: Изд-во МГУ, 1957. - 442 с.

26. Головина Е. С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 319 с.

27. Бухман С. Исследование теплового режима и механизма горения угольных частиц //Третье совещание по теории горения. М.: Изд-во АН СССР, 1960.-С. 12-15.

28. Essenhigh R. Temperature measurement of burning coal particles //J. Eng. Power. 1963. Vol. 85A. Pp. 183-190.

29. Shibaoka M. On investigation of the combustion processes of single coal particles//. Inst. Fuel. 1969. №. 42. Pp. 59-66.

30. Бабий В.И., Куваев Ю. Ф. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-208 с.

31. Паркус Г. Неустановившиеся температурные напряжения. М.: Физматгиз, 1963. - 465 с.

32. Семенов H.H. К теории процессов горения //Журн. рус. физ.-хим об-ва, Физика. 1928. Т. 60, № 3. С. 241-250.

33. Зельдович Я.Б. Теория зажигания накаленной поверхностью //ЖТЭФ. 1939. Т. 9, № 12. С. 1530-1534.

34. Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 600 с.

35. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирование термоподготовки и горения угольной частицы. V. Стадия выгорения //ИФЖ. 2011. Т. 84, № 4. С 836-841.

36. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен. М.: Машиностроение, 1985. -237 с.

37. Цэдэндамба Д. Уголь. Топливная база МНР. Улан-Батор, 1982. -175 с. (Нуурс, БНМАУ-ын тулшний бааз. - Улаанбаатар: ОХГ, 1982 он. 175 х.).

38. Очирбат П. Стратегия развития минерально-сырьевого комплекса Монголии. М.: "Мир горной книги", Изд-во МГТУ, изд-во "Горная книга", 2007. - 275 с.

39. Очирбат П. Стратегия и экология угольной промышленности. Улан-Батор: Изд. МГУНТ, 2002, - 378 с. (Нуурсний аж уйлдвэрийн стратеги ба экологи. - Улаан-баатар, МУШУТИС-ийн хэвлэл, 2002. - 378 х.).

40. Климат Монголии. Улан-Батор: Гос. изд, 1985. - 458с. (Жамбаажамц Б. Монгол орны уур амьсгал). - Улаанбаатар: УХГ, 1985. - 458 х.

41. Dennis Elliott & George Scott Wind Energy Resource Atlas of Mongolia // "Монгол орны сэргээгдэх эрчмийн ноец, туунийг ашиглах" сэдэвт Олон улсын бага хурлын материал. Улаанбаатар, 2001-04-17. 17.19 т.

42. Генеральная схема водных ресурсов Монгольской Народной Республики. Мин-во водного хоз-ва МНР, Улан-Батор, Будапешт: "VIZDOC", 1975.-418 с.

43. Гидроэнергетический кадастр малых рек Монгольской Народной

44. Республики // Отчет НИР. Т.З. Институт метеорологии и гидрологии ГУГМС МНР. - Улан-Батор, 1985. - 100 с.

45. Народное хозяйство МНР за 60 лет (1921-1981) // Юбилейн. статист, сб. ЦСУ МНР.-Улан-Батор: Госиздательство, 1981. -496 с.

46. Монголия в рыночной экономике. Статистический вестник. Улан-Батор: Монгольское национальное статистическое управление. 2004.328 с. (Монгол улс зах зээлд. Статистикийн эмхтгэл. Улаанбаатар: Монгол улсын ундэсний статистикийн газар, 2004. - 328 х.).

47. China Customs/COAL World.net, 2010.02.10.

48. Статистический сборник Монголии. Улан-Батор: Монгольский национальный комитет статистики, 2011. - 463 с. (Монгол улсын статистикийн эмхтгэл. - Улаанбаатар: Монгол улсын статистикийн ундэсний хороо, 2011. - 463 х.).

49. Долгосрочная программа (мастер-план) развития электро и теплоснабжения. "Электроватт-эконо", "Хаглер Бейлли сервис инк.", "М-Си-Эс интернэйшнл" (КОО). Ref. No 200369-Y, 2002-VII215. 249 х.

50. Закон об энергетике Монголии. 01 фев. 2001 года. Монгольское правительство. -Улан-Батор, 2001. (Монгол улсын хууль "Эрчим хучний тухай". 2001 оны 02-р сарын 01-ний едер. Монгол улсын засгийн газар. УБ хот).

51. Программа "Единая энергосистема". Министерство инфраструктуры Монголии. Улан-Батор, 2001. - 21 с. ("Монгол улсын эрчим хучний нэгдеэн систем" хутулбур. Дэд бутцийн яам. - Улаанбаатар, 2001. - 21 х.)

52. Бат-Ундрал Б. Методы комплексного исследования нормальных и послеаварийных режимов электроснабжения с распределенной генерацией. Дисс. . канд. техн. наук. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2009. -118 с.

53. Яамны сайдын илтгэл. Улаанбаатар, 2010.05.14.).324

54. Energy statistics of Non-OECD countries (2009 edition). International Energy Agency Publications. 2009. 120 p.

55. Статистический сборник Монголии. Улан-Батор: Монгольский национальный статистический комитет, 2006. - 375 с. (Монгол улсын статистикийн эмхтгэл. - Улаанбаатар: Монгол улсын статистикийн ундэсний хороо, 2006. - 375 х.).

56. Маринов H.A., Храпов A.A., Ээбум Ч. Чойренский угленосный бассейн в Восточной Монголии // Геология и полезные ископаемые Монгольской Народной Республики. СЭВ. Труды МГЭ в МНР. Вып.1. М.: Недра, 1980. - С.176-182.

57. Мунхтогоо Л. Буроугольное месторождение с пластами уникальной мощности //Наука и жизнь. №4. 1987. С. 65-67.

58. Отчет по исследованию зольности угля Шивэ-Овооского месторождения: МГЛ. Улан-Батор, 2006. - 66 с.

59. Enkhjargal Kh., S.Batmunkh, V.V.Salomatov, S.Lyankhtsetseg. Coal Resources of "Mongolia, Data on Mines of Baganuur, Shivee-Ovoo and Thermo-Technical Research of Shivee-Ovoo coal /IFOST 2010 Proceedings. Paper ID 3017. IEEE, 2010, P. 309-313.

60. Храпов A.A. Особенности тектонического строения Северной Гоби // Стратиграфия и тектоника Монгольской Народной Республики. Совместная советско-монгольская геологическая экспедиция. Труды. Вып. 1.-М.: Наука. 1970. С.132-142.

61. Энхжаргал X., Батмунх С., Заворин A.C., Саломатов В.В., Долгих А.Ю.

62. Некоторые результаты исследования угля Шивэ-Овооскогоместорождения Монголии с целью его энергетического использования326

63. Энергетика и теплотехника: Сб. научн. трудов / Под ред. акад. РАН В.Е. Накорякова. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. -Вып. 14. - С.125-132.

64. Шпирт М.Я., Клер В.Р., Перциков И.З. Неорганические компоненты твердых топлив. —М.: Химия, 1990. 240 с.

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

66. Алехнович А.И. Шлакование энергетических котлов-Челябинск: ЧФ ПЭИПК, 2006.-129 с.

67. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева A.A. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977. - 296 с.

68. FLUENT User's Guide Vol. 4.3, Chapter 19 "Theory", 1995.

69. Руководство пользователя ANSYS, 2007.

70. Бубенчиков A.M., Старченко A.B. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах. Томск: Изд-во ТГУ, 1998. -236 с.

71. Гаврилов A.A., Дегтерев A.A., Чернецкий Б.Ю. Использование пакета программ "a-Flow" для расчета топочных процессов // Вычислительные технологии. 2000. № 4. С. 56-62.

72. Тихонов А.Н. Об остывании тел при лучеиспускании // Изв. АН СССР. География и геофизика. 1973. №3. С. 127-132.

73. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: ГИТТЛ, 1952.

74. Тепломассообмен. Справочник // Под ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. -М.: Энергоиздат, 1982.

75. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирование термоподготовки и горения угольной частицы. I. Стадия прогрева // ИФЖ. 2010. Т. 83, № 5. С.837-846.

76. Делягин Г.Н. Вопросы теории горения водоугольной суспензии в потоке воздуха //Сб. "Сжигание высокообводненного топлива в виде водоугольных суспензий" М.: Изд-во АН СССР. 1967. - С. 45-55.

77. Григорьев К.А. Математическое моделирование процесса сушки угля // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2000. № 4. С. 119-122.

78. Лейбензон Л.С. Собрание научных трудов. М.: Наука, 1955. Т. 4. - 368 с.

79. Саломатов В.В. Методы расчета нелинейных процессов переноса тепла.- Томск: Изд-во ТГУ, 1978. Ч. 2. 256 с.

80. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирование термоподготовки и горения угольной частицы. И. Стадия сушки // ИФЖ, 2011. Т. 84. №2. С. 239-247.

81. Струнников М.Ф. Выход летучих из твердого топлива. В кн.: Исследование процессов горения натурального топлива / Под ред. Г.Ф. Кнорре.-М.-Л.: ГЭИ, 1948.-С. 108-110.

82. Кашуревич А.П., Чуханов З.Ф. Влияние скорости нагревания топливных частиц на процесс термического разложения их //Докл. АН СССР, 1955. Т. 101. № 1.-С. 17-25.

83. Репринцева С.М. Термическое разложение дисперсных твердых топлив.- Минск: Наука и техника, 1965. 172 с.

84. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирование термоподготовки и горения угольной частицы. III. Стадия выхода летучих //ИФЖ. 2011. Т. 84. № 3. С. 590-597.

85. Гюрджиянц В.М. Пиролиз в процессах горения и теплотехнологиях переработки твёрдых энергетических топлив. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1989.-51 с.

86. Саломатов B.B. Методы расчета нелинейных процессов теплового переноса. 4.1. Томск: Изд-во ТГУ, 1976. - 246 с.

87. Лейбензон Л.С. Собр. Соч. М: Изд-во АН СССР, 1965. Т. IV. - 71-89 с.

88. Вопросы теории горения. М: Наука, 1970. - 242 с.

89. Восточный вектор энергетической стратегии России: современное состояние, взгляд на будущее / Под ред. Н.И. Воропая, Б.Г. Санеева; Ин-т систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, -Новосибирск: Академическое изд-во "Гео", 2011. 368 с.

90. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967. 425 с.

91. Вилюнов В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ. -Новосибирск: Наука, 1984.-383 с.

92. Энхжаргал X., Саломатов В.В. Математическое моделирование термоподготовки и горения угольной частицы. IV. Стадия зажигания //ИФЖ. 2011. Т. 84, № 4. С 830-835.

93. Волков Э.П., Зайчик Л.И., Першуков В.А. Моделирование горения твердого топлива. -М.: Наука, 1994. 320 с.

94. Нигматпулин Р.И. Динамика многофазных сред: В.2 т. М.: Наука, 1987.

95. Турчак Л. И. Основы численных методов. М.: Наука, 1987. Ш.Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П., Худяков В. А.

96. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: Справочник 5Т.-Т.1: Методы расчета. М: Наука, 1971. - 512 с.

97. Magnussen B.F., Hjertager Н. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion // Proc. 16th Int. Symp. on Combust. 1976. - P. 747-759.

98. Pouranmadi F., Humphrey J.A.C.Modeling solid-fluid turbulent flows with application to predicting erosive wear // Phys.-Chem. Hydrodynamics. 1983. - V. 4. - № 3. - P. 191-219.

99. Launder P.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Сотр. Meth. Appl. Mech. Eng.-1974.-Vol. 3, № 2. P. 269-289.

100. Elghobashy S.E., Abou-Arab T.W.A Two-Equation Turbulence Model for Two-Phase Flows // Phys. Fluids/ 1983. - Vol. 26. - № 4. - P.931-938. Van Doormaal J.P., Raithby G.D.

101. Nallasamy M. Turbulence models and their applications to the prediction of internal flows: a review// Computers & Fluids. 1987. - V. 15, № 2. - P. 151194.

102. Van Doormaal J.P., Raithby G.D. Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows // Numerical Heat Transfer. 1984. - V. lyN° 2. - P. 147-163.

103. Смит Т.Ф., Шэнь З.Ф., Фридман Д.Н. Вычисление коэффициентов для модели взвешенной суммы серых газов //Теплопередача. 1982. Т. 104, № 4. С. 25-32.

104. Shih T.-H., Liou W.W., Shabbir A., Yang Z., and Zhu J. A New k-e Eddy-Viscosity Modelfor High Reynolds Number Turbulent Flows Model Development and Validation. Computers &Fluids. Vol. 24(3). 1995. - P.227-238.

105. Kim S.-E., Choudhury D. A Near-Wall Treatment Using Wall Functions Sensitized toPressure Gradient. ASME FED Vol. 217, Separated and Complex Flows. ASME, 1995.

106. Machi S., Namba H., Suzuki N. Energy transfer indused oxidation processes in flue gases // Radiation Physics and chemistry. 1985. № 1-3.

107. Crowe C.T., Sharma M.P., Stock D.E. The Particle-Source-In-Cell (PSI-CELL) model for gas-droplet flows //ASME Journal of Fluids Engineering.1977. Vol. 99, №. 2. - P. 325-332.

108. Launder B.E., Spalding D.B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. London: Academic Press, 1972.

109. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

110. Красинский Д.В., Аникин Ю.А., Ануфриев И.С., Шарыпов О.В., Саломатов В.В., Энхжаргал X. Экспериментальное и численное исследование аэродинамических характеристик закрученных потоков в вихревой топке парогенератора //ИФЖ. 2012. Т. 85, № 2. С. 1-11.

111. Стандарт Монголии: MNS 5919: 2008. НЦСиМ, Улан-Батор, 2008.

112. Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1978.-276 с.

113. Пугач Л.И. Энергетика и экология. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 504 с.

114. Jongen Т. Simulation and Modeling of Turbulent Incompressible Flows. PhD thesis. Lausanne (Switzerland): EPF Lausanne, 1992.

115. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. -2-еизд., перераб. и доп.- Л. : Недра, 1988. 312 с.331

116. FLUENT 6.3 User's Guide. Fluent Inc., 2006.

117. Стерман JI.C., Лавыгин B.M., Тишин СТ. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов -2-е изд., перераб. М.: Изд-во МЭИ, 2010.-408 с.

118. Экология энергетики /Под общ. ред. В.Я. Путилова. М.: Изд-во МЭИ, 2003.-716 с.

119. Энхжаргал X., Батмунх С., Саломатов В.В. ТЭС на угле, как энергопромагрокомплекс. Электронно-лучевое обезвреживание газовых выбросов. "Энергетика и теплотехника"/ Сб. научн. трудов НГТУ, Вып. 16, Новосибирск: 2011. - С. 58-67.

120. Велогривцев В.М., Коротеев А.С., Ризаханов Р.Н. и др. Использование электронно-лучевой технологии в системах очистки дымовых газов угольных ТЭС. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1991. №3. С. 26-34.

121. Frank N., Rawamura R.,Miller G. Desing notes on testingconducted during the period 1985 -1986 on the Process Demonstration Unit at I udianapolis // Electron beam processing of combustion flue gases. — IAEA. Vienna, 1987. -P. 97-119.

122. Wittig S., Spiegel G., Latzer K.H.P. Removal of NOx and S02 by the electron process // VGB Congress Krafwerke. 1985. -P. 239-250.

123. Савинкина M.A., Логвиненко A.T. Золы канско-ачинских бурых углей. -Новосибирск: Наука, 1979. 165 с.

124. Галибина Е.А. Автоклавные строительные материалы из побочных ТЭЦ. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние. 1986. - 128 с.

125. Тарасов В.И. Методы минимизации ньютоновского типа для расчета установившихся режимов электроэнергетических систем. — Новосибирск: Наука, 2001. 168 с.

126. Enkhjargal Kh., Batmunkh S., Salomatov V.V., Lyankhtsetseg S. Resource-saving and environmentally responsible multipurpose complex on the basis of a coal heat plant//IFOST 2010 Proceedings. Paper ID 3017. IEEE, 2010. P. 290-294.

127. Экономика промышленности: Учеб. Пособие для вузов. В 3-х т. Т.1. Общие вопросы экономики / А.И. Барановский, Н.Н. Кожевников, Н.В. Пирадова и др. /Под ред. А.И. Барановского, Н.Н. Кожевникова, Н.В. Пирадовой - М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 696 с.

128. Экология и экономика природопользования / Под ред. Э.В. Гирусова. -3-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 591 с.

129. Энхжаргал X., Батмунх С., Стенников В.А. Формированиеэлектроэнергетической системы Монголии на базе Шивэ-Овооская ТЭС333

130. КЭС) //Вестник Иркутского Государственного Технического Университета -Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2012. №5. С. 173-181.

131. Батхуяг С. Научно-техническое сотрудничество энергетиков МНР и СССР //Электрические станции. 1986. №7. С. 25-28.

132. Экологические проблемы энергетики / Кошелев A.A., Ташкинова Г.В., Чебаненко Б.Б. и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - 322 с.

133. Системные исследования проблем энергетики / Беляев Л.С., Санеев Б.Г., Филиппов С.П. и др. /Под ред. Н.И. Воропая. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. - 558 с.

134. Поспелов Г.Е., Федов В.Т. Проектирование электрических сетей и систем. М.: Высшая школа, 1979. - 415 с.

135. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Ершевич В.В, Зейлигер Х.Н., Илларионов Г.А. и др. /Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.

136. Методы анализа и модели структуры территориально-производственных комплексов. Новосибирск: Наука, 1979. - 311 с.

137. Воропай Н.И., Ершевич В.В., Руденко Ю.Н. Развитие межнациональных энергообъединений путь к созданию мировой электроэнергетической системы. Препр. - Иркутск: СЭИ СО РАН, 1995. - 30 с.

138. Онормаа Ц. Исследование математических моделей и методов для расчета и анализа установившихся режимов электроэнергетической системы Монголии. Дисс. . канд. техн. наук. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2007.-160 с.