автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Совершенствование топливно-энергетического комплекса путем повышения эффективности сжигания топлив и вовлечения в энергетический баланс отходов переработки биомассы и местного топлива

На правахрукописи

ЛЮБОВ Виктор Константинович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВНО - ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

КОМПЛЕКСА ПУТЕМ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВ И ВОВЛЕЧЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ И МЕСТНОГО

ТОПЛИВА

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Архангельск - 2004

Работа выполнена в Архангельском государственном техническом университете (АГТУ).

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РФ

Юдин Рафаил Айзикович, Игонин Владимир Иванович, Карпов Сергей Васильевич

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Ведущая организация ОАО «Северная энергетическая управляющая компания» (СЭУК).

Защита состоится « 29 » октября 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете 162600, Россия, г.Череповец, Вологодской области, пр. Луначарского, 5. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «21» сентября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Никонова Е.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время проблема охраны окружающей среды (ОС) и рационального использования природных ресурсов приобрела глобальный масштаб для всего человечества. Международные конференции, посвященные этим вопросам, выработали целый ряд рекомендаций по защите ОС, значительная часть которых касается топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Наличие в РФ значительных запасов твердых топлив определяет долговременную перспективу их использования для ТЭС, несмотря на то, что их применение связано с повышенными выбросами вредных веществ (ВВ) {ЫОх, £0» летучей золы и др.). Дефицит инвестиций и инерционный характер развития ТЭК препятствуют быстрой перестройке структуры его мощностей и изменению топливного баланса ТЭС. В ближайшие годы необходимо ориентироваться на продление срока службы оборудования ТЭС на основе замены его базовых узлов. Техническое перевооружение ТЭС экономически выгодно проводить с сохранением по возможности существующих элементов котлоагрегатов, с одновременным комплексным повышением их технико-экономических и экологических показателей на базе новых методов сжигания топлив и прогрессивных конструктивных решений.

Экологическая политика в сфере энергообеспечения предусматривает вовлечение в топливный баланс возобновляемых источников энергии и отходов производства в целях уменьшения негативного влияния энергетической деятельности на ОС и сохранения потенциала невозобновляемых энергоресурсов. В настоящее время использование биотоплив в электроэнергетике РФ занимает менее 2% и не может решить проблемы защиты окружающей среды от выбросов вредных веществ в масштабах всей страны. Однако применение биотоплив там, где это возможно - вместо невозобновляемых энергоресурсов является обязательным элементом совершенствования ТЭК. Решение экологических проблем ТЭК также связано с проведением активной энергосберегающей политики (списокусловныхсокращений - в конце автореферата).

Широкое использование схемы прямоточного пылеугольного факела (ППФ) различной модификации позволило успешно решить многие проблемы энергетики. Однако, повышенная взрывоопасность систем пылеприготовле-ния (СПП), эмиссия значительных количеств ВВ в высокотемпературной зоне горения, шлакование поверхностей нагрева (ПН) заставляют искать новые решения в котельно-топочной технике. Альтернативными направлениями, позволяющими решить некоторые из проблем ППФ, являются низкотемпературные схемы сжигания твердого топлива: в топках с кипящим и циркулирующим кипящим слоем (КС и ЦКС);

рем (НТВ-технология). Разработка принципов построения НТВ-топок и конструктивная их реализация проводились под научным руководством профессора В.В. Померанцева. К настоящему времени этот принцип реализован в энергетике РФ и за рубежом более чем на сорока котлоагрегетах при сжигании широкой гаммы топлив и показал ряд преимуществ перед схемой ППФ.

Для Северо-Западного федерального округа угли Печорского бассейна являются основным источником относительно дешевого твердого топлива. Однако сжигание данных углей в топках котлов, работающих по схеме ППФ, сопровождается интенсивным шлакованием ПН, что приводит к недовыработке станциями тепловой и электрической энергии. Вследствие этого вопрос повышения эффективности сжигания углей Печорского бассейна и сильно-шлакующих углей ряда других месторождений страны имеет большое значение. В топливном балансе Архангельской области доминирующая роль принадлежит высокосернистому топочному мазуту и каменным углям, ввозимым из других регионов РФ; доля древесных отходов и торфа (при их огромных запасах) составляет менее 7%. Изношенность основных производственных фондов и технологическое несовершенство, характерные для ТЭК области, а также сложившаяся структура топливного баланса явились основными причинами низкой эффективности функционирования систем энергоснабжения региона и тяжелой экологической ситуации. Отсутствие достаточно надежных и эффективных отечественных топочных устройств для сжигания различных видов биотоплива сдерживает перестройку топливного баланса области.

В данной работе представлен комплекс исследований, посвященных научному обоснованию, изучению на промышленных установках и стендах и промышленному освоению новых схем сжигания твердых топлив, обеспечивающих повышение эффективности использования сильношла-кующих углей и биотоплив, а также совершенствование ТЭК Архангельской области и других регионов. Он направлен на совершенствование котельно-топочной техники при прямом сжигании топлив, а также на разработку методической базы для комплексной оценки эффективности работы теплогенерирующего оборудования с учетом экономических и экологических показателей, а также параметров надежности. Исследования проводились в соответствии: - с общесоюзными и отраслевыми НТП 0.01.02 «Создание новых видов оборудования для производства тепловой и электрической энергии», ОЦ.002 «Создать и освоить на крупных ТЭЦ новое

теплофикационное оборудование....», «Экологически чистая энергетика»; - с

межвузовскими НТП «Энергосистема», «Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики», «Повышение надеж-

ности, экономичности и экологичности энергетической системы РФ»; - с Федеральной целевой НТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения»; - с региональной НТП «Система функционирования химико-лесного комплекса Европейского Севера России на 1994 - 2000 гг.», - с НТП развития Архангельской области на 2000- 2001 гг.

Основными целями работы были следующие: - на основании анализа процессов в топках с ППФ и НТВ-топках усовершенствовать НТВ-технологию для сжигания сильношлакующих углей Печорского бассейна и высоковлажных биотоплив, обеспечив снижение выбросов вредных веществ; -разработать технические предложения для создания новых и модернизации старых котлоагрегатов, обеспечивающие комплексное повышение их экономических и экологических показателей, а также позволяющие оптимизировать структуру топливного баланса за счет значительного увеличения доли биото-плив; - разработать программно-методический комплекс (ПМК) для оценки эффективности и надежности теплогенерирующего оборудования, оптимизирующий условия реализации энергосберегающих программ.

Задачами исследований являлись: 1) разработка методики комплексной оценки эффективности работы теплоэнергетического оборудования с учетом экономических и экологических факторов, а также параметров надежности, создание универсального ПМК и его тестирование на промышленных объектах; 2) анализ процесса сжигания топлив по схемам ППФ и НТВ, обоснование возможности отказа от СПП и перехода на сжигание немолотых углей и био-топлив по НТВ-технологии; 3) экспериментальное исследование процессов, протекающих при воспламенении и горении дробленых топлив, разработка методики их расчета; 4) обоснование и разработка НТВ-технологии сжигания сильношлакующих каменных углей и биотоплив с пониженной эмиссией ВВ и взрывоопасностью, отсутствием шлакования ПН; 5) разработка рекомендаций по расчету, конструктивному оформлению и режимам работы НТВ-топок; 6) разработка и освоение в промышленных условиях новых схем сжигания высоковлажных биотоплив, обеспечивающих комплексное повышение экономических и экологических показателей котельных установок.

Научная новизна работы. 1) Разработана математическая модель, обеспечивающая комплексный подход к оценке эффективности работы теплоэнергетического оборудования с учетом горения топлива, теплообмена, образования вредных веществ, надежности и технико-экономических показателей, реализованная в виде комплекса компьютерных программ, что позволило: повысить оперативность и точность определения составляющих теплового ба-

ланса теплогенерирующих установок, работающих как на одном виде топлива, так и на их смеси; оценивать надежность работы ПН с позиции низкотемпературной сернокислотной коррозии и техническое состояние оборудования по результатам вибродиагностики; анализировать работу газовых и воздушных трактов; обрабатывать результаты теплотехнического и гранулометрического анализов топлив и их очаговых остатков; реализовать комплексный подход к расчетам генерации и теплообмена в топке с учетом фактических характеристик рабочей среды и режимных факторов, прошедший тестирование при проведении промышленных испытаний установок, работающих на разных видах топлива с различными схемами сжигания.

2) На основании исследований на стендах определены значения средних коэффициентов вспучивания, температуры начала трещинообразования и воспламенения летучих веществ и коксовых остатков, коэффициенты температуропроводности и теплопроводности, а также теплоемкости для различных видов древесных отходов и углей ряда месторождений. Получены: зависимости для расчета термических коэффициентов и теплоемкости твердых топлив, позволяющие более точно учитывать влияние их состава и температуры; критериальные зависимости для частиц различной конфигурации при Яе=4000... 18000, а также формулы, позволяющие определять скорость витания частиц различной формы; кинетические характеристики выхода летучих для различных топлив. Определен энергетический потенциал искусственно созданных сообществ сосны обыкновенной в возрастном периоде 10...40 лет, при раздельном учете энергии, депонированной в отдельных фракциях фито-массы. Получены данные по запасам энергии в пологе соснового древостоя.

3) Установлены области допустимого применения различных методов расчета прогрева топливных частиц и выхода летучих веществ. Определены значения и время наступления максимального перепада температур между поверхностью и центром частиц для диапазона Б1=0,5...30, получены аппроксимирующие зависимости, применимые для широкой гаммы топлив. Предложена методика расчета термических напряжений в частице, вызванных градиентом температур по ее сечению, определены наиболее благоприятные периоды для её терморазрушения. Получены аналитические зависимости для расчета сушки топливных частиц с учетом трех периодов: - в период прогрева частицы до воспламенения летучих, в период видимого горения летучих до воспламенения углеродного материала с поверхности и в процессе его горения.

4) На основании экспериментальных исследований процесса горения частиц древесины, бурых и каменных углей установлены закономерности и предложены обобщающие эмпирические выражения для расчета: продолжи-

тельности стадий прогрева и сушки до воспламенения летучих, видимого горения летучих и горения коксового остатка, а также их взаимного наложения во времени; критической скорости разрушившихся при ударе о преграду термонапряженных частиц. Результаты исследований позволили обосновать и оттестировать модель горения с перемещением в глубь частицы трех фронтов: испарения влаги, выхода летучих из сухого слоя и горения углеродного материала по окислительно-восстановительным реакциям при взаимодействии в объеме «приведенной пленки» газообразных компонентов. Показано, что термомеханическое разрушение частиц топлива может оказывать значительное влияние на продолжительность их выгорания.

Практическая ценность. 1) Результаты исследования теплотехнических, теплофизических, кинетических и аэродинамических характеристик, а также процессов, протекающих при воспламенении и горении биотоплив и углей ряда месторождений позволили: - прогнозировать характер процессов, происходящих с частицами топлива в топочных камерах котлов с НТВ, с КС и другими схемами сжигания, а также в технологических аппаратах при нагреве, сушке и термической переработке топлив; - определить энергетический потенциал образующихся древесных отходов и запасы энергии в пологе соснового древостоя, необходимые для разработки программ их энергетического использования и теоретических основ тушения лесных пожаров; - прогнозировать качество биотоплива и динамику его изменения при составлении топливных балансов предприятий; - определить энергетический потенциал запасов торфа для ряда месторождений области и эффективные методы его использования; - оценить запасы и энергетический потенциал лигнина в отвалах гидролизных заводов, показать возможность и целесообразность его использования в качестве топлива.

2) ПМК, прошедший апробацию более чем на шестидесяти промышленных объектах, позволяет прогнозировать экономические и экологические показатели оборудования, моделируя различные режимы его работы, значительно сокращает продолжительность наладочных работ, может быть использован в качестве основы при дальнейшей разработке методической базы и банка программ для комплексной оценки эффективности работы оборудования при проведении его испытаний и энергоаудита (ЭА).

3) Комплекс исследований, выполненных в ходе промышленного освоения НТВ-технологии для сжигания каменных углей и биотоплива, позволил: -разработать рекомендации по модернизации котлов БКЗ-220-100 и ПК-10 на НТВ-сжигание дробленых углей Печорского бассейна с повышением их номинальной производительности на 23...30% и экологических показателей с

запасом на их ужесточение в будущем; - разработать предложения по созданию серии котлоагрегатов для сжигания дробленых углей на базе единичного модуля с £>„„=100...105 /я/ч; - отработать оптимальную схему реализации метода инжекции сорбента в топку (ИСТ) низкоэмиссионного вихревого котла, позволившую значительно повысить эффективность использования сорбента; - разработать предложения по повышению эффективности НТВ-сжигания биотоплив в котлах без СПП.

4) Разработан и прошел промышленную апробацию вариант перевода котлов, сжигающих древесные отходы, в энерготехнологический режим работы, обеспечивающий, с помощью комбинированной газоочистной установки с коаксиальными циклонами, получение углеродного сорбента близкого по свойствам к активированным углям; а также степень очистки продуктов сгорания у/=79,6 ...86,6% и концентрацию твердых частиц в удаляемых газах менее 60

полученный сорбент следует использовать для очистки сточных вод и уходящих газов промпредприятий, а мелкую фракцию - для повышения плодородия почв.

5) Разработаны и внедрены на восьми котлоагрегатах новые низкоэмиссионные схемы сжигания биотоплив: слое-вихревые и факельно-вихревая, обеспечившие комплексное повышение экономических и экологических показателей, а также производительности котлов на 20...30%. Выполненный комплекс работ по повышению эффективности сжигания биотоплив позволил: - получить суммарный экономический эффект около 30 млн.руб/год; - значительно снизить валовые выбросы вредных веществ: NOx на 108 т/год, SO¡ на 850 т/год, твердых частиц на 1200 т/год, парниковых газов (CO¿ на 47000 т/год, что оказало существенное влияние на экологическую ситуацию в регионе. Полученные результаты подтверждены актами внедрений, базирующимися на данных комплексных испытаний модернизированного оборудования.

6) Для модернизации мазутных котлов серии ДЕ и ДКВр на сжигание био-топлив разработан малогабаритный, высокофорсированный циклонный пред-топок, обеспечивающий ступенчатое сжигание биотоплив на основе сочетания циклонного и слоевого принципов организации топочного процесса.

7) Разработаны технические решения по организации ступенчатого сжигания мазута в котлоагрегатах ТГМ-84Б с применением рециркуляции дымовых газов на пониженных нагрузках, позволяющие повысить КПД брутто ~ на 2% (при Dm< 0,7DHOM), снизить эмиссию ЛЮ,на 30%, повысить надежность работы регенеративных ВП и уменьшить затраты при переводе котлов на сжигание газа.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются:

- Комплексным характером исследований, использованием проверенных методик для исследований промышленных котлоагрегатов, сжигающих топливо по схемам НТВ, ППФ, слое-вихревым, факельно-вихревой и другим схемам. - Большим объемом исследований на стендах в широком диапазоне варьируемых параметров с использованием математических методов планирования и обработки экспериментов, корректной оценкой погрешностей измерений и удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментальных данных с данными других исследователей. - Применением ПМК, обеспечивающего комплексный подход к оценке эффективности работы теплоэнергетического оборудования с учетом горения, теплообмена, образования вредных веществ, надежности и экономических факторов, прошедшим апробацию более чем на шестидесяти промышленных объектах. - Длительной эксплуатацией котлоагрегатов: БКЗ-220-100, ПК-10, Е-75-40, ЦКТИ-40-34х2, ФШТ-75-34, Е-40-34, КЕ-10-14МТ, ДКВр-10-13 и др. при разработке проектов реконструкции которых, использовались результаты выполненных исследований, обеспечившие комплексное повышение эффективности работы данных котельных установок.

Апробация работы. Работа и её отдельные разделы представлялись, докладывались и обсуждались: - на Всесоюзных и республиканских конференциях "Горение органического топлива" (Новосибирск, 1984 г.); "Техника и технология КАТЭКа в свете решений ХХУ1 съезда КПСС" (Красноярск, 1983 г.); "Повышение надежности работы поверхностей нагрева котлоагрегатов" (Киев, 1982 г.); "Теплообмен в парогенераторах" (Новосибирск, 1988 г.); "М.В. Ломоносов и Север" (Архангельск, 1986 г.); - на Первой, Второй и Третьей Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 1994, 1998, 2002 гг.); - на Международных научно-технических конференциях "Энергосбережение в теплоэнергетических системах", "Повышение эффективности теплообменных процессов и систем", "Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем" (Вологда, 2001, 2000, 2002, 2004 гг.); - на Международных конференциях "Лесной сектор проблемы развития" (Петрозаводск, 1998 г.); "Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения" (Архангельск, 2002 г.); "Экология климата: новые вызовы и возможности для устойчивого развития" (Архангельск, 2002 г.); - на Международных семинарах "Бизнес контакты в энергетике" (Швеция, итеа, 2000 г.); "Развитие и использование торфа как энергетического сырья в Архангельской области", "Местные системы энергоснабжения в гармонии с окружающей средой" (Архангельск, 1998, 1999 гг.); - на семинаре Центра энергетики ЕС по Северо-Западу России

"Управление энергопотреблением и энергетический аудит" (Санкт-Петербург, 1997 г.); - на Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики" (Вологда, 2003 г.); - на II научной конференции с международным участием «Экология и рациональное природопользование» (Хургада, Египет, 2004 г.); - на научно-практических конференциях "Научно-технический прогресс в промышленности и проблемы охраны окружающей среды" (Пенза, 1989 г.), "Научно-техническая политика и развитие новых отраслей экономики Архангельской области" (Архангельск, 1998 г.); - на областном конкурсе научно-технических работ на соискание премии им. М.В. Ломоносова (1987 г. I место); - на конкурсе им. М.В.Ломоносова среди научно-исследовательских и внедренческих работ 2001-2002 гг. по проблемам охраны окружающей среды в Архангельской области (I место); - а также на других конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе на ежегодных научно-технических конференциях АЛТИ-АГТУ по итогам НИР (1985-2004 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 40 печатных работах, 3 учебных пособиях и 42 других публикациях.

Объем и структура работы. Материал диссертации изложен на 453 страницах машинописного текста, содержит 197 рисунков, 65 таблиц, состоит из введения, девяти глав, заключения, списка литературы (344 наименования), списка условных сокращений. Автор благодарен своим учителям проф., д.т.н. В.В. Померанцеву и проф., д.т.н. С.М. Шестакову, а также всем участникам работы за помощь, оказанную при её выполнении.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность проблемы и сформулированы цели работы. В главе 1 выполнен анализ состояния ТЭК Архангельской области, проанализированы проблемы ОС, возникающие вследствие антропогенного воздействия, и, прежде всего — от ТЭК, рассмотрена экологическая обстановка в области и основные направления совершенствования ТЭК региона и улучшения экологической ситуации. ТЭЦ Архангельской области вырабатывают ~ 75% тепловой энергии, генерируемой централизованными источниками, оставшаяся часть вырабатывается отопительными котельными, которых насчитывается более 1600, из них 90% имеют мощность менее 23 МВт. В топливном балансе области доминирующая роль принадлежит высокосернистому топочному мазуту (-33,7%) и каменным углям (~31,8%), ввозимым из других регионов РФ, доля древесных отходов и торфа при их огромных запасах составляет менее 7%. Среди каменных углей преобладают угли Печорского бас-

сейна (92...95%, при доле интинского 52...55%). Технологическое несовершенство и изношенность основных производственных фондов, характерные для ТЭК региона, а также сложившаяся структура топливного баланса явились основными причинами низкой эффективности функционирования систем энергоснабжения области и тяжелой экологической ситуации.

Для обеспечения дальнейшего устойчивого развития экономики региона требуется: - модернизация морально устаревшего и физически изношенного оборудования на основе технологий, обеспечивающих резкое снижение уровня выбросов ВВ, увеличение мощности, КПД и надежности работы оборудования, повышение универсальности по характеристикам топлива при максимальном использовании установленного оборудования и сохранении существующих строительных конструкций; - оптимизация структуры топливного баланса за счет значительного увеличения энергетического использования био-топлив на базе высокоэффективных технологий и др. Основой для реализации, имеющегося потенциала энергосбережения (3...3.4 млн. т.у.т/год), повышения энергозащищенности региона и улучшения социально-экономической обстановки, должна стать система ЭА.

В главе 2 выполнен анализ проблем, возникающих при сжигании силь-ношлакующих топлив в топках котлов. Длительный опыт промышленной эксплуатации широко применяемой схемы сжигания твердого топлива в ППФ показал, что она обладает рядом принципиальных недостатков, которые сдерживают её дальнейшее развитие и становятся все более явными по мере роста единичной мощности котлоагрегатов и перехода на сжигание топлива все более низкого качества. В топках котлов Барнаульского котельного завода, установленных на ТЭЦ Архангельского и Котласского ЦБК (АЦБК, КЦБК), котлов Подольского завода на Северодвинской ТЭЦ-1 (СТЭЦ-1) и котлов ЦКТИ-40-34х2 на Соломбальском ЦБК (СЦБК), преимущественно сжигаются угли Печорского бассейна (интинские и воркутинские), экономичное использование которых затруднено ввиду интенсивного шлакования радиационных и конвективных ПН. Несмотря на работу системы обдувки кампания котлоагре-гатов составляла примерно три месяца, а бесшлаковочная нагрузка Работа СПП требует больших эксплуатационных затрат и характеризуется значительной взрывоопасностью. В высокотемпературной зоне факела интенсивно генерируются Поэтому было принято решение использовать НТВ-технологию как средство борьбы со шлакованием ПН и загрязнением ОС при сжигании данных углей. Поэтапная реконструкция котлоагрегата БКЗ-220-100 ст.№11 ТЭЦ-1 АЦБК на НТВ-схему сжигания каменных углей угрубленного фракционного состава до реконструкции

Л90=21-..24%, Л200=2...5%), позволила устранить шлакование топки и пароперегревателей, увеличить размольную производительность мельниц, сократить на 34% удельный расход электроэнергии на пылеприготовление и на 8% на дутье, увеличить в 2...3 раза межремонтную кампанию мельниц, уменьшить взрывоопасность системы и выбросы ВВ. Однако потери теплоты от механического недожога топлива (^составили 1,9...4%, что на 0,4...2,5% превышает значения имевшие место при ППФ.

Для выяснения причин повышенного мехнедожога были проведены внутритопочные исследования при работе котла на интинском и смеси интин-ского и кузнецкого углей. Исследования показали, что основную долю в потере с (0,43) составляет недожог мелких фра к^р^ийжр оме этого существенная доля (0,24) приходится и на фракции 0,09...0,25 мм. Частичная реализация разработанных рекомендаций (комбинированный вариант ввода НД с малогабаритным ВКК) позволила снизить Анализ длительной

работы НТВ-котла, внутритопочные исследования и расчеты выгорания показали, что для снижения д4 до нормативных значений необходимо дальнейшее угрубление фракционного состава топлива при одновременном повышении сепарационных характеристик топочной камеры.

Принципы НТВ-метода сжигания получили дальнейшее развитие в работах кафедры РиПГС при организации безмельничного сжигания тюменского фрезерного торфа в топке котла БКЗ-210-140, черемховского каменного, азей-ского бурого углей в котле ПК-24 Иркутской ТЭЦ-10 и ирша-бородинского угля в топке котла БКЗ-420-140-9 Усть-Илимской ТЭЦ. Проведен анализ опыта эксплуатации НТВ-котлов при сжигании немолотых топлив, отмечены положительные и отрицательные стороны; показано, что данная технология является перспективной, так как исключает условия для хлопков и взрывов, обеспечивает возможность ступенчатого сжигания топлив с целью снижения эмиссий ВВ. Исследования выявили ряд существенных особенностей топочных процессов в НТВ-котлах по сравнению со схемой ППФ, поэтому для создания экономичного и надежного топочного устройства, обеспечивающего сжигание широкой гаммы немолотых твердых топлив, включая торф и отходы переработки древесины, необходимо изучить процессы, протекающие при нагреве, воспламенении и горении крупных частиц топлива на промышленных и стендовых установках.

В главе 3 приведены результаты исследования энергетического потенциала лесных массивов, на примере искусственно созданных сообществ сосны обыкновенной в возрастном периоде 10-40 лет, при различных условиях местопроизрастания и раздельном учете энергии, депонированной в отдельных

фракциях фиггомассы, которые позволили выполнить более точную оценку энергетического потенциала традиционно неиспользуемых фракций фитомас-сы, образующих лесосечные отходы, и наметить пути их энергетического использования. Полученные данные по запасам энергии в пологе соснового древостоя, следует использовать при разработке теоретических основ тушения лесных пожаров, а также при обосновании комплекса необходимых профилактических противопожарных мероприятий. Энергетическая продуктивность посевов сосны для одного из типов условий местопроизрастания приведена в табл.1. Для определения энергетического потенциала , МДж) отдельных фракций фитомассы сосны автором, совместно с профессором Н.А. Бабичем, были предложены зависимости: Qy= Q\¡(a+bd+ccF), (!)

где d - диаметр сосны на высоте 1,3 м, см; а^ст - эмпирические коэффициенты.

Таблица 1. Энергетическая продуктивность посадок сосны в черничном типе _ условий местопроизрастания средней подзоны тайги

Возраст, лет Абсолютный и относительный энергетический потенциал

Сухие сучья Ветки Древесная зелень Кора Древесина Итого

ГДж/га ГДж/га ГДж/га ГДж/га ГДж/га ГДж/га

10 1.48 0,93 * 23.74 15,00 36.72 23,19 29.89 18,88 66.48 41,99 158.31 100

15 7.39 1,98 44.89 12,02 64.41 17,25 68.32 18,29 188,46 50,46 373.47 100

20 23.29 3,43 70,73 10,41 98.55 14,51 95.77 14,10 390.95 57,55 679,29 100

25 68.58 5,86 100,86 8,62 120,18 10,27 113,09 9,66 767,87 65,60 1170.58 100

30 144,3? 7,89 141,76 7,75 137,29 7,51 156,04 8,53 1249.70 68,32 1829.17 100

35 204,64 8,57 171,29 7,17 175,57 7,35 209,47 8,77 1628,09 68,15 2389.06 100

40 240,32 8,08 199,52 6,71 207,04 6,96 268,40 9,02 2059.97 69,24 2975.25 100

*В знаменателе приведено процентное выражение показателяэнергетической продуктивности

Исследование теплотехнических характеристик различных видов древесных отходов (коры, опилок, лесосечных отходов, отсева, топливной щепы, ДШП, гидролизного лигнина) показало, что они зависят от вида древесины, технологии их образования, метеорологических условий и условий хранения, при этом зольность отходов является в основном вторичной, вносимой при их хранении и транспортировке, гранулометрический состав неоднородный. Полученные результаты позволили с большей точностью разрабатывать топливные балансы предприятий, прогнозировать качество топлива и возможную

динамику его изменения при эксплуатации котлоагрегатов, определять оптимальные соотношения компонент в смеси древесных отходов и выбирать оптимальные технологические схемы для энергетического использования отходов. Исследования запасов (более 14 млн.т) и теплотехнических характеристик лигнина в отвалах гидролизных заводов области показало возможность и целесообразность его использования в качестве топлива для утилизационно-энергетических котлов с НТВ-топками.

Анализ местных топливных ресурсов показал, что область располагает самыми большими запасами торфа (разведанные 4 млрд.т. и дополнительно прогнозируемые 8 млрд.т) среди регионов, расположенных на европейской части России. Однако, учитывая ранимость северной природы, разработка и энергетическое использование торфа целесообразно только в тех районах области, где отсутствуют лесосечные отходы, отходы лесопиления и деревообработки, а также массивы переспелого древостоя. Наибольший эффект от добычи и переработки торфа может быть получен при его комплексном использовании в качестве топливно-энергетического сырья, органического удобрения, исходного материала для выработки кормовых дрожжей, сахара, мелассы и других продуктов.

Анализ различных методов энергетического использования древесных отходов показал, что основные проблемы их сжигания связаны с высокой влажностью и неоднородным фракционным составом, по результатам

энергетических обследований большинство теплогенерирующих установок, работающих на биотопливе, имеют невысокие комплексные показатели эффективности. Сравнительный анализ технико-экономических и экологических показателей импортных и отечественных котлов показал, что австрийские котлоагрегаты иК-РИК-6000 с наклонно-переталкивающими решетками имеют наиболее высокую эффективность работы, даже при сжигании отходов с самыми неблагоприятными характеристиками. Учитывая высокую стоимость импортного оборудования установленной мощно-

сти), его применение целесообразно в ограниченных объемах, поэтому необходима разработка новых отечественных низкоэмиссионных схем организации топочного процесса с целью комплексного повышения эффективности работы существующего оборудования, путем его модернизации, и создания образцов новой техники, отвечающей требованиям сегодняшнего дня, с перспективой их ужесточения в будущем.

Гранулирование и брикетирование древесных отходов позволяет в 2,7... 3,4 раза увеличить их теплоту сгорания (й0> повышает в 4...5 раз транспортабельные характеристики, обеспечивает однородность фракционного состава,

что значительно упрощает системы механизации и автоматизации всех циклов технологического процесса котлоагрегата. Перевод угольных и мазутных котельных на данный вид топлива позволит значительно повысить их экономические показатели работы и обеспечит существенное улучшение экологической обстановки в регионе, однако требует значительных начальных капитальных затрат.

В главе 4 выполнен анализ методов исследования выгорания топлива и современного состояния теории горения твердого топлива. При расчетах выгорания полидисперсного факела время прогрева топлива и выход летучих часто не учитываются, однако экспериментальные данные, полученные на НТВ-котлах, показали, что при сжигании топлива угрубленного фракционного состава и особенно немолотого предположение о мгновенном протекании этих процессов недопустимо. Закономерности прогрева и сушки, выхода и горения летучих, формирования структуры коксового остатка и его горения для крупных частиц натурального твердого топлива (в том числе биотоплива) в условиях высокоскоростного нагрева, характерного для топочных камер, изучены недостаточно и требуют дальнейшего исследования. Необходимость данных исследований определяется также развитием новых схем сжигания (НТВ-схема, КС, ЦКС и др.), предполагающих использование топлива угруб-ленного фракционного состава или дробленого.

По результатам исследований НТВ-котлов проведен анализ горения топлива в нижней вихревой зоне (НВЗ) и в прямоточной части факела (ПЧФ) с использованием методики, предложенной В.В.Померанцевым и дополненной учениками его школы. Для расчета выгорания частиц использовалась система нелинейных дифференциальных уравнений диффузии и кинетики типа

<ЮГ-(йтТ)(с?р/<Ь?)с1х; I Щ=(ао/ЯТ)(р^о); (3)

с учетом реакций, идущих на поверхности и в объеме "приведенной пленки" частицы (А=сЬ'(Иис,-2))\ 1.С + 02 = С02; 2. 2С + 02 = 2СО; З.С + С02 = 2СО;

Решение системы уравнений (3) с учетом граничных условий и с использованием понятий: критерий Семенова диффузионно-химический критерий Нуссельта безразмерная координата (£=х/Л); «полюс» с координатами СМ. Шестакова и обобщающего уравнения: а также зависимости Аррениуса позволило получить распределение парциальных давлений и потоков компонент по толщине приведенной пленки и потока углерода выгорающего на поверхности частицы:

Р1 "У'й-Л'гАУ е&<Г + (5е +АГ;+ЛУ е"^]/[ еКе(5е-И1-Ыг) +8е +Я, +Ла/,

15

ЛУ+&+ЛГ,+Лу, и т.д. для остальных компонент, (5)

Стс-ЫЯ Т) {[р2^з/(1 +ЛУ7+/7/(7 +М3 ,)]{р5л0, '+р,А[К3 -[И,+2Ы2+

^,+^2){2+М3')А'3+АУ(М2-1-Ы3)]}/{(1+М3)[е23У8е-ЫгМг)+Зе+Ы1+Ы2]}1 (6)

Индексы у потоков и парциальных давлений соответствуют компонентам: 1-

наружной поверхности пленки, 0 -поверхности частицы; а у констант (к) - номерам соответствующих реакций.

Расчеты показали, что экономические показатели работы НТВ-котлов определяются условиями сепарации и выгорания топлива в ПЧФ. При снижении реакционной способности или качества топлива для обеспечения его надежного воспламенения и приемлемых экономических показателей доля топлива, выгорающего в НВЗ, должна увеличиваться, что требует усиления инерционной сепарации частиц. Это может быть достигнуто за счет угрубления фракционного состава топлива, вплоть до полного отказа от его размола в мельницах, а также за счет повышения сепарационных характеристик топки.

В главе 5 Для исследования процессов, происходящих при прогреве, воспламенении и горении крупных частиц твердого топлива разработана и изготовлена экспериментальная установка, позволяющая проводить комплексное исследование процессов тепло-и массообмена для одиночных частиц при условиях близких к условиям реальной топочной камеры. В опытах непрерывно фиксировались: изменение массы образца во времени, яркость топливной частицы и температура внутри частицы и около неё (рис.1) при различных температурных и гидродинамических условиях

Исследование процессов, протекающих при прогреве и горении частиц древесины, азейского бурого, интинского, воркутинского, черемхов-ского, кузнецкого Д, Г, 2СС каменных углей, позволило: определить температуры, при которых происходит их воспламенение и начало трещинообразова-ния; получить значения средних коэффициентов вспучивания при разных условиях теплообмена; выявить стадийность процесса горения и наличие терморазрушения, а также условия, влияющие на интенсивность терморазрушения топлив. Для более точной обработки полученных результатов проведено определение объемной плотности, коэффициентов температуропроводности и теплопроводности, а также теплоемкости для различных видов древесных отходов и углей ряда месторождений, данные по которым отсутствуют в справочной и нормативной литературе. Получены зависимости для расчета термических коэффициентов и теплоемкости топлив, позволяющие более точно учитывать влияние их состава и температуры процесса. При проведении исследований использовались: кондуктивный микрокалориметр, измеритель теплоемкости ИТ-с-400, динамический калориметр

г»

тя

т т

Рис. I. Характер горения частицы воркутинского угля: G„=0,7г; da-10,07мм;-----Т,=1 053 К;

Wn=2,35 м/с, 1 - температура частицы г/г^О.86; 2 - температура в 2,5мм от частицы, 3 - изменение массы; 4 - сигнал фоторезистора

Исследованы (совместно с ВА. Дьячковым) аэродинамические характеристики топливных частиц на специально разработанной и изготовленной экспериментальной установке. Получены критериальные зависимости Seh" f(Ki) для частиц различной конфигурации при Rе=4000... 18000. Введение понятия - коэффициент поверхности позволило установить его взаимосвязь с коэффициентом формы:

и получить зависимость, позволяющую определить скорость витания частиц различной конфигурации: ^тм = Seh" • Ki-V /(d3 у[Кф), (8)

где Scti", Ki - критерии Шиллера для эквивалентного шара и Кирпичева, в исследованном диапазоне чисел - эквивалентный диаметр частицы; Su 5Ш - соответственно площади поверхностей исследуемой частицы и эквивалентного по объему шара.

Исследован с помощью дериватографа процесс термического разложения и выхода летучих веществ для различных видов древесных отходов, а также каменных углей Печорского бассейна и кузнецкого Г в инертной и окислительной средах. Определены значения кажущихся кинетических констант, температурные интервалы начала выхода и максимальной скорости выделения летучих веществ; найдены температуры воспламенения летучих и коксовых остатков; получены оптимальные температурные диапазоны для энерготехнологической переработки биотоплив и некоторых углей.

В главе б представлены результаты исследования особенностей процессов воспламенения и горения крупных частиц натурального твердого топлива и разработанная на их основе методика расчета данных процессов. Анализ процесса воспламенения показал, что при сжигании дробленых топлив по схеме НТВ возможный диапазон изменения Bi составляет 0,33.. .35 (d4max =80 мм), а разность относительных избыточных температур между центром и поверхностью составляет при этом 0,1...0,9. Для расчёта прогрева относительно сухого топлива с учётом распределения температуры по глубине частицы использовалось дифференциальное уравнение теплопроводности шара

а

при граничных и начальных условиях

и его решение:

где 0 = &19,=(Тг-ТЦ1)1(Т,-Т„), Л=г/г11;Ро = ат/г1>г;а;рп - соответственно относительная избыточная температура; относительный радиус; число Фурье; коэффициент температуропроводности; корни характеристического уравнения, которое для шара имеет вид:

ас =ах+а,-, а.=Х,Ш1А,\ а,=а„а„ср{Т^'-Т'^^-Т,) - соответственно коэффициенты теплоотдачи: суммарный, конвекцией и излучением.

Применение экспериментально полученных теплофизических характеристик исследуемых топлив позволило получить удовлетворительное совпадение расчётных и опытных кривых изменения температуры по глубине частиц, а также определить значения и время наступления максимальной разницы температур между поверхностью и центром. Полученные результаты позволили предложить аппроксимирующие зависимости:

где коэффициенты, имеющие значения

т==-0,339 (доверительная вероятность 0,95...0,998) для топлив с ^<10% и А6 <35% при 5г <30. В ходе экспериментальных исследований отмечено, что значительный перепад температур между поверхностью и центром частиц до 1200°) во многих случаях приводил к их разрушению.

Исследование прогрева относительно сухих топливных частиц позволило установить области допустимого применения упрощенных методов расчета, так для относительно мелких топливных частиц а вы-

равнивание температурного поля по глубине происходит быстро и основная доля летучих выделяется после завершения этого процесса. Расчёт прогрева данных фракций топлива можно проводить с учётом только неизотермично-сти процесса во времени и конвективной составляющей теплообмена по урав-

С увеличением размера частиц доля лучистой составляющей в суммарном теплообмене увеличивается и для топлива мм расчёт прогрева следует проводить с учётом и конвективной и лучистой составляющих, причём для этих фракций неизотермичность прогрева по глубине частицы также можно

А@п^гА-ВГ , Fo = С-ВГ,

(И)

нению:

Г,=Гг-(Гг-Г„).ехр(-35/,^0).

(12)

не учитывать:

-тМ, (13)

где - соответственно тепловой критерий Нуссельта; коэффициент

излучения абсолютно чёрного тела; степень черноты и коэффициент облучённости частицы.

При расчете прогрева по данному уравнению учитывалось влияние температуры на теплофизические характеристики топлива (глава 5) и изменение плотности частиц за счёт выделения летучих:

летучую массу; энергия активации; предэкспоненциальный множитель; выход летучих на сухую массу. Применение уравнений (13,14) позволяет определить характер изменения средней температуры частицы (близкой к среднеин-тегральной по радиусу) в период прогрева, которая может использоваться при расчете процесса термического разложения летучих компонент топлива.

При расчёте прогрева топливных частиц с влажностью необхо-

димо учитывать расход теплоты на испарение влаги.

При сжигании дробленого топлива по схеме НТВ, КС, ЦКС процесс сушки топлива переносится в топочную камеру и проходит при большой величине теплообменного потенциала и значительном градиенте температуры внутри частицы. Как показали экспериментальные исследования, процесс высокотемпературной сушки влажных топливных частиц с самого начала протекает в периоде падающей скорости сушки и сопровождается углублением поверхности испарения (г=г„) внутрь материала (рис.2). Распределение температур в зонах (0<г<г,„ г„<г<г0) определяется уравнением (9), а перемещение поверхности испарения условиями теплообмена и баланса теплоты на границе

сухой и влажной зон:

где - удельное количество влаги, испаряемой с единицы массы сухого вещества; - плотность сухого слоя частицы; -

удельная приведенная теплота, затраченная на прогрев сухой массы и испарение влаги; энтальпия пара; - средняя температура сухого слоя.

После достижения поверхностью сухого слоя температуры, равной температуре воспламенения, происходит воспламенение и горение летучих, скорость прогрева частицы при этом возрастает. Воспламенение летучих для крупных частиц твёрдого топлива при обычно происходит раньше,

чем заканчивается процесс сушки, и основное количество влаги удаляется из

Ф, =Л„{1-ехр[- к^техЖ-Е/ЯТ,)}

(14)

- соответственно плотность топлива, приходящаяся на

топлива в период видимого горения летучих. Для частиц топлива с1ч> 10 мм и с завершение процесса сушки может происходить в период горения кокса. Экспериментальные данные показали, что в процессе сушки крупных частиц влажного топлива можно выделить три периода: сушка топлива в период до воспламенения летучих; сушка топлива в период видимого горения летучих (до воспламенения углерода с поверхности) и сушка топливной частицы, протекающая параллельно с выгоранием углеродного материала.

В зависимости от исходной влажности частицы, температуры газовой среды, Щ и т.д. некоторые периоды в процессе сушки могут отсутствовать. Получено аналитическое уравнение для расчета суммарного времени испарения влага из объёма топливной частицы, заключённого между начальным (г„) и текущим (г„) радиусами, при наличии всех трёх периодов испарения:

где С2, ит Гц, гтл., Гив.к.! Ггор, В/* - соответственно теплоёмкость сухого слоя топлива; начальное влагосодержание частицы; температура испарения влаги; радиус зоны испарения в момент воспламенения летучих и в момент воспламенения углеродного материала; температура горящей поверхности частицы; число Био, при расчёте которого учитывалось горение летучих. Выражение для полного времени сушки топливной частицы получается из (16) при г„=0. Расчеты, проведенные по данной методике, показали удовлетворительное совпадение расчётных и опытных данных (точность ±15%).

а) б) в) Рис. 2. Схема процесса горения частицы натурального твердого топлива: а) изменение температуры в частице и в пограничном слое-Тп>Т„св1---Тп^Гпов! б) "двойной горящий " пограничный

слой; в) "негорящий" пограничный слой

Интенсивность процесса термического разложения летучих компонент топлива зависит от режимных параметров процесса, кинетических характеристик, размера частиц и т.д. Исследования показали, что для частиц топлива основная масса летучих выделяется после завершения их прогрева

при условиях, близких к изотермическим, поэтому расчёт может проводиться по уравнению: К = К„[1-ехр(-А'г)} с учётом продолжительности периода прогрева. Для более крупных фракций топлива в период прогрева может выделиться существенная часть летучих веществ и расчет процесса неизотермического разложения топлива следует проводить по совместной методике расчёта прогрева (13) и выхода летучих: ^=1-ех1{-к„ехр(-£/.ЙЗ;)Л], (17) начальное условие: при г=0 £о=0; граничное у с л о где £ н о с и -

тельный выход летучих.

Расчётный анализ показал, что применение данной методики и экспериментально полученных теплофизических характеристик, с учетом влияния на них температуры, позволяет получить для частиц удовлетворитель-

ную сходимость с экспериментальными данными и расчётом по эмпирическому уравнению (21). Следует отметить, что для частиц 0,2 <й?ч< 0,5 мм возможно применение допущения о линейном характере изменения температуры в период прогрева.

Прогрев крупных частиц > 1 мм) топлива идёт со значительным градиентом температуры по радиусу частицы и анализ процесса термического разложения в этом случае усложняется, так как к неизотермичности прогрева во времени добавляется неизотермичность по глубине частицы. Расчёт выхода летучих в этом случае выполняется по выражению:

у-гА 1-Л)«Р

г1*

(18)

где температура частицы как функция времени и координаты, определяется из решения уравнения (9). Применение уравнения (18) и экспериментально полученных кинетических констант позволило получить удовлетворительное совпадение расчётных данных с опытными и расчётными по зависимости (21). Расчётный анализ выхода летучих из частиц влажного топлива выполнялся совместно с расчётом сушки, при этом проводился расчет движения фронта испарения влаги и выхода летучих из сухого слоя с использованием слоевой схемы. Таким образом, в процессе горения крупных частиц влажного топлива происходит параллельное движение вглубь частицы трёх фронтов: испарения влаги, выхода летучих и горения углеродного материала.

Обработка опытных данных (по 540 опытам для частиц древесины хвойных пород, азейского бурого, черемховского, интинского, воркутинского, кузнецкого Д, Г, 2СС каменных углей, =5...30 мм, Тп =1123...\Ъ1ЪК, 1УП = по времени прогрева относительно сухих для древесины

<10%) топливных частиц до воспламенения летучих показала, что они мо-

21

гут быть обобщены (используя подход В.И. Бабия) эмпирическим выражени-

где к,л, пел, т„л, с,Л и др. - коэффициенты, рассчитанные по методу наименьших квадратов (МНК) (для частиц древесины по методу Брандона), значения которых для исследованных топлив приведены в табл.2 (погрешность ±20%; большие значения относятся к топливам со спекающимся коксовым остатком).

Экспериментальные данные по времени видимого горения летучих были обобщены эмпирическим выражением (погрешность ±16 %), с:

Ат,. =*..-г;" -а:

(20)

Продолжительность стадии выхода и горения летучих определяется суммой:

Таблица 2. Коэффициенты, характеризующие влияние различных параметров на продолжительность процесса горения топлива

Древесина Азей- Черем- Ялтин- Кузнец- Кузнец- Кузнец- Ворку-

Обозначение (елъ.сосна) ский, Б (ОВСКИЙ, ский, О кий,/) кий, 2СС кий, Г тинекий,

£> Ж

Ь, 5,70 10" 5,42 10" 5,81 10'3 3,55 10" 2,55 10" 3,93 10" 2,31 10" 2,76 10"

•¡.г -4,00 -4,00 -4,00 -4,00 -4,00 -4,00 -4,00 -4,00

0,47 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50

-0,08 -0,08 -0,08 -0,08 -0,09 -0,17 -0,11 -0,13

-0,16 -0,16 -0,16 -0,16 -0,17 -0,28 -0,19 -0,22

2,12 10" 4,31 10! 4,55 10" 8,76 10" 8,32 10' 13,19 10' 8,45 10' 10,52 10'

4,1 -1,20 -1,16 -1,16 -1,26 -1,28 -1,35 -1,3 -1,32

«г. 1.57 1,90 1,90 1,87 1,83 1.79 1,79 1,78

-0,13 -0,13 -0,13 -0,13 -0,14 -0,17 -0,16 -0,17

-0,44 -0,44 -0,45 -0,46 -0,49 -0,57 -0,55 -0,56

8,95 10' 2,09 10' 2,45 10" 6,96 10' 9,76 10" 31,98 10" 23,38 1 0" 31,59 10'

-1.58 -1,41 -1,42 -1,60 -1,64 -1,73 -1,70 -1,72

1,23 1,31 1,33 1,34 1,36 1,46 1,45 1,47

-0,16 -0,16 -0,16 -0,17 -0,18 -0,20 -0,19 -0,20

ьЛУ^Шс) -0,85 -0,85 -0,86 -0,88 -0,90 -0,99 -0,96 -0,98

7,59 10' 1,05 10" 2,19 10" 3,53 10" 3,59 10" - 10,39 10" 15,98 10*

-0,8 -0,81 -0,84 -0,89 -0,87 - -0,91 -0,93

1,7 1,54 1,56 1,60 1,63 - 1,80 1,83

-0,17 -0,17 -0,17 -0,17 -0,17 - -0,18 -0,18

с,,(Н'„>!м/с) -0,32 -0,33 -0,35 -0,39 -0,38 - -0,42 -0,44

В начальный период видимого горения летучих топливная частица, тёмная и углеродный массив в реакции горения не участвует, однако в процессе её прогрева интенсивность выхода летучих уменьшается, окислитель получает частичный доступ к её поверхности и начинается горение углеродного материала, идущее параллельно с горением летучих. Момент воспламенения углеродного материала 'фиксировался термопарой, фоторезистором и визуально. Для расчета продолжительности прогрева частиц до воспламенения углеродного материала предложено аппроксимирующее выражение, с:

Продолжительность совместного горения летучих и кокса зависит от многих факторов, определяющее влияние при этом оказывают размер частицы, степень метаморфизма топлива и скорость газового потока. Продолжительность этого процесса определяется по формуле:

Горение кокса является основной стадией процесса горения углей как по продолжительности - так и по тепловыделению. При обработке

опытных данных по продолжительности данной стадии возникли значительные трудности, вызванные частичным или «полным» разрушением угольных частиц при горении. Для частиц древесины (ель, сосна) разрушение отмечалось значительно реже. При отсутствии разрушения частиц экспериментальные данные по продолжительности периода горения кокса для исследованных тогашв удовлетворительно описываются следующим эмпирическим уравне-

Расчет времени полного сгорания частицы при отсутствии её разрушения можно проводить по уравнению:

Процесс горения крупных частиц натурального твердого топлива часто сопровождается их разрушением на более мелкие части, что может значительно уменьшить продолжительность периода полного сгорания частиц по сравнению с расчетной (24). Исходя из экспериментальных данных, можно сделать вывод, что горение крупных топливных частиц сопровождается образованием мелких фракций, как за счёт разрушения частиц, так и вследствие выноса углеродных частичек потоком летучих веществ. Данное обстоятельство следует учитывать при проектировании топочных камер, работающих на топливе грубого фракционного состава и дробленке. Выгорание сильно забалластированных кусков топлива идёт очень медленно (при повышении с 5,8 до 52 % для частиц интинского угля Дгг1 увеличилось ~ в 2 раза), а их прочностные характеристики снижаются незначительно. Ввиду этого, для НТВ-топок, сжигающих немолотое топливо, необходимо разрабатывать мероприятия, позволяющие уменьшить возможность попадания сильно забалластированных кусков топлива в топочную камеру, а также организовывать их вывод из топки. Увеличение влажности топлива сказывается в основном на продолжительности тв„. Экспериментальные исследования автора и СМ. Шестакова, выполненные для широкой гаммы топлив в диапазоне изменения позволили предложить аппроксимирующее выражение, с:

хгл = ехр(0.05Ж')/1000)4[1+0,125М^,0"4 /{Тг/1000)3$ (25)

где к,,- эмпирический коэффициент, рассчитанный по МНК, имеющий для каменных углей следующие значения: черемховский - 1,02; кузнецкий Г и Д-0,98; воркутинский - 1,0; интинский - 1,13; кузнецкий 2СС -1,426; для бурых углей данный коэффициент составляет: азейский - 0,86; березовский - 1,12; ирша-бородинский —1,3; а для древесины (ель, сосна) -1,764.

Анализ полученных результатов и сравнение их с экспериментальными данными других авторов позволили сделать предположение о возможности применения полученных зависимостей в диапазоне не только

для исследованных топлив, но и для топлив, близких к ним по теплотехническим свойствам и кинетическим характеристикам.

Наличие значительного градиента температур при прогреве круп-

ных частиц твёрдого топлива в высокотемпературной газовой среде вызывает появление в них тепловых напряжений. Для оценки этих напряжений и возможности терморазрушения топливных частиц был проведён расчёт температурных напряжений по глубине частицы. Сферическое тело разбивалось на 7... 10 концентрических объёмов, в которых выбирались узловые точки. Распределение температур в узловых точках было получено при решении задачи нестационарной теплопроводности. В силу симметрии нулевыми будут три компоненты напряжения. При условии симметричного относительно центра частицы распределения температур, изотропности материала (анизотропия угля может не учитываться при а также отсутствия усилий на внеш-

ней поверхности расчёт радиальной и окружных

компонент напряжения проводился по зависимостям, предложенным

где - соответственно коэффициент Пуассона; модуль упругости; ко-

эффициент теплового расширения топливной частицы.

При расчёте эквивалентных напряжений для внутренней области

частицы, где возникают растягивающие усилия, использовалась первая теория прочности, а для наружного слоя (сжимающие напряжения) -теория Мора.

Расчётный анализ показал, что величина оказывает определяющее

влияние на величину внутренних напряжений топливной частицы (рис.3). Эквивалентное напряжение в направлении к центру частицы возрастает и достигает максимального значения в период видимого горения летучих. В дальнейшем оно уменьшается до момента воспламенения углеродного материала с

поверхности частицы; в данный момент наблюдается второй «относительный» максимум для а,Л. Исходя из характера изменения температурных напряжений по глубине частицы, можно предположить, что разрушение частиц должно начинаться из центральной области, однако, учитывая, что прочностные характеристики топливной частицы в процессе её горения резко снижаются и особенно значительно для поверхностных слоев, возможно и «поверхностное» разрушение частицы. При проведении экспериментов на стендовой установке наблюдались оба вида разрушений. Таким образом, температурные напряжения могут играть решающую роль в процессе разрушения топливной частицы в топочной камере. Так, терморазрушение в период видимого горения летучих происходило в 66,5% опытов для частиц азейского и черемхов-ского углей и в 55,5% для воркутинского Ж и кузнецкого Г углей (рис.5). Как показали расчеты (рис.4), и подтвердили эксперименты (рис.5), терморазрушение наиболее вероятно для частиц топлива и наиболее благоприятным периодом является период видимого горения летучих (для древесины -горения кокса).

В НТВ-топке при сжигании дробленых углей отмечено разрушение крупных (термически напряжённых) частиц при их ударе об ограждающие ПН. На основании стендовых исследований разрушения частиц углей Печорского бассейна и древесины (ель, сосна) с выдержкой в печи при

для древесины), скорости удара и углах удара определена критическая скорость, вызы-

вающая разрушение частиц угля (27) и древесины (28):

j ]0,001т}+0,01+1,&, (27)

■3- „, ^о 1п-3 ,

где начальная масса частицы значения эмпирических

коэффициентов для интинского угля: А=5,66; С= 2,5; ¿^=1,8; ¿=1,5; для ворку-тинского угля:

/ \3 225/ \8 06

0.00101г]+2,75+2^. (28)

во

40

1

1

"ТЯГ«

Рис 5 Разрушение частиц в процессе горения г = 1073..шэ*;»>«_«/«; ^-з ли«. термонапряженных

Аэеиасыи бурый и черемховск ии каменные угли Кузнецкий Г и воркутинский к у.

Расчетно-эксперимен-тальное исследование показало, что разрушение частиц немолотого топлива в НТВ-топке обусловлено двумя основными процессами: собственно термическим разрушением и разрушением разогнанных газовыми потоками частиц

при их ударе об ограждающие

топку ПН. При этом, температурные напряжения могут играть решающую роль в этом процессе, так как е}шв ю близки к разрушающим напряжениям, а во многих случаях превышают их (рис.4). Определены факторы влияющие на данные процессы и наиболее благоприятные периоды для их наступления.

На основе анализа экспериментальных данных и оттестированных методик расчета отдельных процессов составлена модель процесса воспламенения и горения крупной частицы натурального топлива, состоящая из системы нестационарных дифференциальных уравнений, основными из которых являются: квазилинейные уравнения прогрева частицы с переменными граничными условиями третьего рода, определяемые положением частицы в топке; уравнения испарения влаги и выхода летучих (при перемещении фронтов испарения влаги и выхода летучих); уравнения движения частицы переменной массы; уравнения расчета термических и механических напряжений; а также уравнения горения кокса и газообразных продуктов. Для периода сушки и выхода летучих система уравнений имеет вид:

где х - текущий размер приведенной пленки; Нгс - скорость молярного переноса; ^-концентрации компонентов; £>у- коэффициенты диффузии. В приведенной пленке и на поверхности частицы могут протекать реакции (4) и ЬЛет^РмпРг р^ СО2 +P2jHft^-q¡J, где ДуИ Рц- стехиометрические коэффициенты соответствующих групп летучих веществ.

Результаты выполненных исследований показали, что при расчете горения летучих для частиц немолотого топлива следует использовать схему «двойного горящего» пограничного слоя (рис.2.б), применяя для летучих аналог критерия Семенова, выгорание углерода происходит при этом по восстановительным реакциям В конце стадии видимого горения летучих окислитель получает доступ к углеродной основе топлива, выгорание которой происходит по окислительно-восстановительным гетерогенным реакциям с О2, Н2О и СО2 («негорящий» пограничный слой, рис.2.в). Решение системы (29) с рядом допущений позволило получить зависимости для расчета парциальных давлений и потоков компонентов, координаты зоны горения и температуры в ней, потока углерода, выгорающего на поверхности частицы, и уменьшения её массы и размера. Данная схема заложена в основу методики расчета горения полифракционного немолотого топлива в топке котла, учитывающей изменение фракционного состава топлива за счет сепарации, термомеханического разрушения и выгорания частиц и разработанной на кафедре РиПГС СПб ГПУ под руководством В.В. Померанцева, СМ. Шестакова и др.

(при участии автора данной работы). Универсальный характер данной методики, обеспечиваемый многофакторностью и блочным принципом построения, позволяет использовать её в составе ПМК.

В главе 7 приведен ПМК, разработанный для выполнения комплексной оценки технико-экономических и экологических показателей, а также параметров, характеризующих надежность работы энергетического оборудования. Необходимость разработки специального методического и программного обеспечения для комплексной оценки эффективности работы оборудования была продиктована опытом проведения испытаний оборудования, энергетических обследований и энергоаудита. Разработанный (совместно с В.А. Дьячко-вым) универсальный ПМК (рис.6) состоит из нескольких модулей (подпрограмм), способных работать как вместе, так и автономно. ПМК позволяет оперативно и достаточно точно обрабатывать экспериментальные данные, прогнозировать эффективность работы оборудования, моделируя различные режимы, и прошел апробацию более чем на шестидесяти объектах.

Рис. 6. Блок схемапрограммно-методическогокомплекса

Для обеспечения высоких экологических и экономических показателей работы теплоэнергетического оборудования необходим комплексный подход к оценке эффективности и надежности его работы. Кроме тепловых потерь и КПД установки, необходимо знать и учитывать экологические показатели, условия горения и теплообмена в топочной камере, воздушный баланс, температуру сернокислотной точки росы, теплотехнические характеристики и гранулометрический состав топлива. При разработке модуля по расчету составляющих теплового баланса теплогенерирующих установок был выполнен

анализ как отечественных, так и зарубежных методик. Показано, что отечественная методическая база позволяет более полно и точно учитывать составляющие теплового баланса, поэтому она использовалась как основа при разработке модуля по расчету КПД. Данный модуль ПМК позволил повысить точность определения составляющих теплового баланса теплогенерирующих установок, работающих как на одном виде топлива, так и на их смеси. С помощью других модулей выполняется расчет теплообмена и горения, анализ работы газовых и воздушных трактов оборудования. Разработанный метод обработки и анализа результатов исследования гранулометрического состава измельченных материалов, позволил оптимизировать и автоматизировать определение коэффициентов, характеризующих их фракционный состав, прошел проверку для широкой гаммы твердых топлив и их очаговых остатков и использовался при расчетах, наладке и контроле работы топливоприготовитель-ного оборудования, расчетах выгорания топлива и оценке эффективности работы золоулавливающих устройств различных типов.

Результаты расчетов образования в теплогенерирующих установках по утвержденным для энергопредприятий методикам часто значительно (до 300%) отличаются от данных, полученных путем прямого замера с помощью газоанализаторов. Поэтому при создании подпрограммы по расчету образования возникла необходимость разработки методики, позволяющей более точно определять выбросы данного ВВ. За основу была взята методика А.Н. Безгрешнова, Ю.М. Липова, Б.М. Шлейфера, учитывающая механизм образования конструктивные и режимные характеристики топочной камеры. Однако для улучшения сходимости расчетных данных с экспериментальными были внесены изменения в расчет полезного тепловыделения в топочной камере адиабатной температуры предложены более точные зависимости для расчета теплоемкостей газов, воздуха и золы, а также повышена точность определения температуры на выходе из топки с помощью специально разработанного модуля по расчету теплообмена в топочной камере, позволяющему учитывать фактические параметры рабочих сред и режимные факторы. При расчете теплообмена в котлоагрегатах с НТВ схемой сжигания, с топками слое-вихревого и факельно-вихревого типов учитываются кратность циркуляции золовых и коксовых частиц, а также повышение коэффициентов тепловой эффективности ПН за счет «активной» аэродинамики топки. Кроме этого, на практике для учета отклонения паровой нагрузки котла от номинальной часто пользуются видимой производительностью, хотя более корректно оперировать приведенной, так как параметры питательной воды, пара, продувки и др. часто отличаются от нормативных значений. В ПМК

данный фактор учтен за счет применения приведенной нагрузки (34). Внесение данных изменений значительно улучшило сходимость результатов расчетов с экспериментом (погрешность не более +15%). Для расчета термических (30), топливных и «быстрых» (31,32), а также суммарных концентраций (33) рекомендуются следующие итоговые зависимости, г/нм3:

\0.5

N0%' = 799,7 ■ 105 ех]

( Ю860)

АГ„

т

(Та-Га)ехр(54290/Тм-23,)

Г

= (о,4 - 0,1^) ■ //" •

при 2100>ГМ>1850Л", при 1850>ГМ>800АГ, 4*= ^((И-ад/).^.

агор+г

1+г

СоА,П 300

2

4

ЯуЩа„{\+г) \033

;(30)

125

(31)

(

1 ч

1000 0.5 .

033

(32)

(33)

(34)

10,25,

(1- гп"г) тг - макси-

ио2=ко2тр(о„ры/ошм1^о2т"(о„рим0Х аф -¡ф)+гф(¡ф -¡ф)

Т-ч _ Уд п пв' пр \кип м) \ипп гч

при* ~~ (Г -/" ) + (г" -Г)Уиф

где р - —^Т" температурный интервал активного протекания

реакции образования оксида азота; Тм = /Зсг'Та-(1- у/зг)' мальная температура в зоне горения; С^ - концентрация избыточного Ог в зоне горения, кг/м'^ (дг), П — тепловое напряжение сечения (объема) топочной камеры и периметр её стен, МВт/м2, (МВт/м3), м\ Т г-0,84[(Тм4)+(Тя")4]°'25 - средняя расчетная температура газов в топочном объеме; V" - удельный приведенный объем газов при а=1, м3/МДж\ 4-коэффициент заполнения сечения топки факелом; агор> а„, (Хрц - коэффициент избытка воздуха в зоне горения, в топке и в газах рециркуляции; ¡}а -доля сгоревшего топлива на участке от выхода из горелок до завершения интенсивного высокотемпературного горения; содержание азота на рабочую массу топлива; г - доля рециркуляции газов в зону горения; п, шг - коэффициенты, учитывающие способ ввода газов рециркуляции и тип горелки; г*,г"г - доля продувки фактическая и нормативная; - соответственно удельный

объем и энтальпия перегретого пара при номинальных (фактических) параметрах; - соответственно энтальпия питательной и продувочной воды при номинальных (фактических) параметрах; -производительность видимая.

Реализация комплексного подхода к расчетам генерации М?* и теплообмена в топке позволила предложить уточненную методику, на основании которой был разработан алгоритм и программа расчета, прошедшая тестирование при проведении промышленных испытаний теплогенерирующих установок, работающих на разных видах топлива с различными технологическими

30

схемами сжигания. Данная методика, реализованная в виде отдельного блока ПМК, позволяет прогнозировать эмиссию ИОх моделируя различные режимы работы установки, и анализировать варианты организации топочного процесса с целью его оптимизации по тепловым и экологическим показателям.

На основе расчета температуры сернокислотной точки росы продуктов сгорания (твердых, жидких и газообразных топлив) был разработан специальный модуль ПМК, выполняющий оценку надежности работы ПН с позиции низкотемпературной сернокислотной коррозии, локальная скорость которой при сжигании высокосернистых топлив может значительно превышать 1 мм/год. По результатам периодической вибродиагностики, с помощью модуля «Вибрационная надежность», определяется техническое состояние оборудования в процессе его эксплуатации, а также качество выполнения ремонтных и монтажных работ, полученные результаты используются для совершенствования системы техобслуживания оборудования. Разработанный модуль по математическому планированию экспериментов с использованием метода симплексов позволяет значительно сократить продолжительность экспериментальных работ на промышленных и стендовых установках.

Таким образом, ПМК обеспечивает многофакторность анализа, имеет блочный принцип построения, что придает ему универсальный характер. Он был использован в качестве основы для комплексной оценки эффективности работы энергооборудования и разработки энергосберегающих программ.

В главе 8 приведены рекомендации по применению НТВ-технологии для сжигания высокореакционных каменных углей включая сильно-

шлакующие угли Печорского бассейна, разработанные на основании результатов, полученных с помощью ПМК. Для комплексного повышения технико-экономических и экологических показателей работы котлов БКЗ-220-100 и ПК-10 при сжигании дробленых Печорских углей и обеспечения полной взрывобезопасности СТП при разработке предложений по модернизации кот-лоагрегатов были реализованы следующие положения: 1) рассредоточенный ввод воздуха и топлива для повышения эффективности ступенчатого сжигания топлива, создание в НВЗ областей с полувосстановительной средой; 2) повышение сепарационных характеристик топки и создание дополнительных контуров циркуляции газотопливных потоков с помощью конструктивных и аэродинамических методов; организация термической подготовки топлива в НВЗ на элементах системы противоэрозионной защиты; 3) двух-

ступенчатая эжекторная система подачи дробленого угля обес-

печивающая отделение инородных примесей и разделение топлива по крупности кусков в сочетании с комбинированным модульным устройством ввода

НД с малогабаритным ВКК, осуществляющим непрерывный вывод из НВЗ частиц породы; 4) установка в активном объеме топки тепловоспринимающих поверхностей (ГРПП, ВТШПП или ВТШИСП), оптимизирующих аэродинамику топки и обеспечивающих повышение при отсутствии шлакования ПН, а также модульно-блочный принцип построения котла при его модернизации на НТВ-схему создают предпосылки для создания серии котлов разной мощности для сжигания дробленых углей (на базе единичного модуля с Реализация данных положений позволит создать надежные, взрывобезопасные для ОС котельные установки с высокими экономическими показателями: ^/"<1%, »/$р>91...92% и экологическими показателями с запасом на ужесточение нормативов выбросов ВВ в будущем: ИОх 5 (без ввода дополнительных сорбентов для топлив летучей золы

Для реализации среднесрочных программ, связанных с модернизацией морально устаревшего и физически изношенного оборудования ТЭС, МГВП «Политехэнерго» (ген. директор Ф.З.Финкер), при участии автора данной работы, разработан малозатратный вариант низкоэмиссионного вихревого сжигания (ВИР - технология) угольной пыли для котлов с угловыми и др типами горелочных устройств. Реализация данного метода на 14-ти котлоагрегатах в Польше, в том числе 4-х ПК-10, сжигающих каменные угли, позволила увеличить увр на 1...2% и достичь его повышения до 92%; обеспечить бесшлако-вочную работу топки и КПН в диапазоне нагрузок без подсвет-

ки резервным топливом; снизить эмиссии ВВ:

870 г/ГДж при вводе известняка в СПП с соотношением Са/,5=3,5 (для углей с повысить КПД электрофильтров без их модернизации. В промышленных условиях отработаны наиболее оптимальные методы ввода сорбента (известняка) в топку низкоэмиссионного котла, а также режимы его работы, обеспечивающие максимальную степень связывания БО* Оценка доли прореагировавшего СаО (усао) для котла ОР-215 ТЭЦ «А3 Пулавы» при работе на смеси угольной пыли с сорбентом при

граничном размере частиц, сепарируемых в НВЗ, равном 0,12мм проводилась без учета вторичных реакций по уравнению: где - константа скорости реакции;

по СаО. Расчеты показали, что сепарация частиц в НВЗ позволяет значительно повысить полноту использования сорбента, так для частиц 0,12 мм в ПЧФ УСаО=0.25, а при сепарации их в НВЗ усаст0,62. Прогрев частиц (сферической формы) рассчигывался по методике, изложенной в гл.6 с учетом результатов исследования теплофизических и аэродинамических характеристик (гл.5).

32

Сравнительный анализ эффективности использования по

методу ИСТ в котле с ППФ и в котлах с НТВ и ВИР технологиями (при вводе сорбента вместе с топливом в НВЗ), показал, что данные технологии позволяют почти в три раза повысить эффективность метода ИСТ. Учитывая, что метод ИСТ часто является базовым при разработке и внедрении программ глубокой десульфуризации дымовых газов применение НТВ и ВИР технологий позволит значительно снизить затраты на сооружение и эксплуатацию очистных систем без уменьшения их эффективности.

Комплекс исследований, выполненных для углей Печорского бассейна, и опыт реконструкции котлов в Польше позволили разработать МГВП «Поли-техэнерго», при участии автора данной работы, технические решения по повышению эффективности работы котлоагрегатов ПК-10 СТЭЦ-1 с повышением бесшлаковочной мощности до 230 т/ч путем их перевода на низкоэмиссионный вихревой метод сжигания угольной пыли.

В главе 9 приведены результаты разработки и промышленной реализации НТВ-технологии, а также ряда других новых технологических схем сжигания, использующих закрученные газотопливные потоки при организации топочного процесса, для комплексного повышения эффективности энергетического использования различных видов биотоплива. Для сжигания гидролизного лигнина с разработаны и внедрены (совместно с МГВП «Политехэнерго») на ТЭЦ «АГЗ» две модификации НТВ-технологии, одна из которых предусматривает сохранение СПП, а вторая обеспечивает безмельничное сжигание лигнина. Комплекс исследований, выполненный на модернизированных котлах Е-75-40, показал, что отказ от СПП позволяет в большей степени использовать преимущества НТВ-технологии сжигания и обеспечивает повышение на 1,5...2%, при большей надежности установки и полной взрывобезопасности для ОС, а также уменьшение выбросов: летучей золы -на 18...20% при снижении её негативного влияния на ОС за счет уменьшения доли фракций с Дальнейшее повышение экологических показателей, а также снижение и повышение может быть достигнуто с помощью конструктивных и аэродинамических методов, обеспечивающих повышение сепарационных характеристик топки и создание дополнительных контуров циркуляции газотопливных потоков, а также термическую подготовку и слоевое горение топлива на скатах топочной воронки. Рекомендуемая схема сжигания лигнина по НТВ-технологии без СПП позволяет увеличить мощность котлов Е-75-40 на 15...20% и обеспечит безмельничное сжигание

I втлиотсм |

Для повышения экономических и экологических показателей ТЭЦ блок-станций предприятий ЛПК с помощью ПМК была разработана и внедрена на двух котлах АЦБК слое-вихревая схема сжигания кородревесных отходов. Данная схема, обеспечивая термическую подготовку топлива в предтопке с зажатым слоем, и используя достоинства вихревых схем: с горизонтальной осью в топочной воронке и вертикальной осью в зоне над предтопком, а также элементы противоточного слоя на фронтовом скате позволяет эффективно сжигать отходы крайне неоднородного фракционного состава (с размером частиц, отличающимся в тысячи раз) с и применима для совместной

утилизации кородревесных отходов с ТБО, а также для сжигания торфа

Факельно-вихревая схема сжигания полифракционных (4пах^0,07 м) отходов лесопиления с 65% была реализована на котлоагрегате ЦКТИ-40-34x2 ТЭЦ-1 СЦБК. Данная схема за счет аэродинамических и конструктивных приемов позволила реализовать эффект рассредоточенного ввода топлива и воздуха, обеспечивая выгорание мелких фракций в прямоточном факеле, средних и крупных топливных частиц, а также высокопарусных углеродных частиц после устройств возврата уноса в нижней части топки в системе вихревых потоков с вертикальными осями вращения. Она увеличила на 2...3,2% и почти в 2 раза кампанию работы котла между расшлаковками, а также снизила эмиссию СО в 2,2...3,8 раза. Высокая концентрация горящих коксовых частиц и минеральных остатков биотоплива в вихревых потоках в надподовой области топки обеспечивает надежное воспламенение высоковлажных отходов и создает дополнительные возможности по снижению эмиссий ВВ (ЛЮ[<75...90 мг/МДж). Данную схему сжигания целесообразно использовать для модернизации котлов при их переводе на сжигание отходов лесопиления.

Для объектов малой энергетики разработаны технические решения по модернизации котлов, оборудованных шахтными предтопками с наклонными неподвижными колосниковыми решетками, позволяющие оптимизировать распределение топлива по их длине, повысить технико-экономические и экологические показатели за счет «активной» аэродинамики в надслоевой области и трехступенчатой схемы сжигания.

Разработана технологическая схема сжигания высоковлажных древесных отходов с широким диапазоном изменения их фракционного состава и теплотехнических характеристик, обеспечившая повышение на 8... 10%, номинальной производительности (на 30% и более) и значительное снижение эмиссий ВВ твердых частиц) за счет оптимизации конструкции предтопка скоростного горения с зажатым слоем, организации системы вих-

ревых потоков с вертикальными осями с помощью встречно-смещенных сопл вторичного и третичного дутья и возврата недогоревших углеродных частиц в нижнюю вихревую зону топки. Данная схема (с разной степенью реализации) прошла успешную апробацию на четырех котлах КЕ-10-14 при этом период окупаемости проектов составлял 0,3...1 месяц, её целесообразно использовать для модернизации котлоагрегатов паропроизводительностью до 5,6 кг/с, оборудованных предтопками В.В. Померанцева Она применима для сжигания смеси древесных отходов и ТБО, а также для сжигания торфа.

Комплекс исследований, выполненных на стендовой установке и в ходе промышленного освоения циклонных топок для сжигания серы, позволил разработать малогабаритный, высокофорсированный циклонный предтопок вертикального типа с верхней аксиальной подачей топлива, позволяющий обеспечить сжигание по трехступенчатой схеме отходов лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности на основе сочетания циклонного и слоевого принципов организации топочного процесса. Результаты стендовых исследований позволили получить уравнения для расчета основных (осредненных по длине циклонного предтоп-ка) характеристик потока в зависимости от геометрических параметров пред-топка и режима работы. Данные предтопки (находятся в стадии рабочего проектирования) целесообразно использовать для модернизации мазутных котлов серии ДЕ и ДКВр на сжигание древесных отходов.

Разработан (совместно с ООО «Валер») и прошел промышленную апробацию вариант перевода котлов, сжигающих древесные отходы, в энерготехнологический режим работы, обеспечивающий, с помощью комбинированной газоочистной установки с коаксиальными циклонами, получение углеродного сорбента (2,5>с1^0,4 мм) близкого по свойствам к активированным углям; а также степень очистки продуктов сгорания и концентрацию

твердых частиц в удаляемых газах полученный сорбент можно ис-

пользовать для очистки сточных вод и уходящих газов промпредприятий, а мелкую фракцию (с повышенной зольностью), содержащую более 40 химических элементов, для повышения плодородия почв.

Разработанные схемы энергетического и энерготехнологического использования биотоплив позволяют обеспечить вовлечение в ТЭК регионов и лесосечных отходов, прошедших предварительное измельчение.

В заключении сформулированы основные выводы.

1. Разработана математическая модель, обеспечивающая комплексный подход к оценке эффективности работы теплоэнергетического оборудования с учетом горения топлива, теплообмена, образования вредных веществ, надеж-

ности и технико-экономических показателей, реализованная в виде комплекса компьютерных программ, что позволило: повысить оперативность и точность определения составляющих теплового баланса теплогенерирующих установок, работающих как на одном виде топлива, так и на их смеси; оценивать надежность работы ПН с позиции низкотемпературной сернокислотной коррозии и техническое состояние оборудования по результатам вибродиагностики; анализировать работу газовых и воздушных трактов; обрабатывать результаты теплотехнического и гранулометрического анализов топлив и их очаговых остатков; реализовать комплексный подход к расчетам генерации ИОх и теплообмена в топке с учетом фактических характеристик рабочей среды и режимных факторов, прошедший тестирование при проведении промышленных испытаний установок, работающих на разных видах топлива с различными схемами сжигания. Разработанная модель обеспечивает многофакторность анализа при определении эффективности работы оборудования, позволяет прогнозировать его экономические и экологические показатели, а также параметры, характеризующие надежность его работы.

2. На основании исследований на стендах определены значения средних коэффициентов вспучивания, температуры начала трещинообразования и воспламенения летучих веществ и коксовых остатков, коэффициенты температуропроводности и теплопроводности, а также теплоемкости для различных видов древесных отходов и углей ряда месторождений, данные по которым отсутствуют в справочной и нормативной литературе. Получены: зависимости для расчета термических коэффициентов и теплоемкости твердых топлив, позволяющие более точно учитывать влияние их состава и температуры; критериальные зависимости для частиц различной конфигурации при Яе=4000...18000, а также формулы, позволяющие определять скорость витания частиц различной формы; кинетические характеристики выхода летучих для различных топлив. Определен энергетический потенциал искусственно созданных сообществ сосны обыкновенной в возрастном периоде 10...40 лет, при раздельном учете энергии, депонированной в отдельных фракциях фито-массы. Получены данные по энергетическому потенциалу фракций фитомас-сы, образующих лесосечные отходы, и запасам энергии в пологе соснового древостоя необходимые для разработки программ их энергетического использования и теоретических основ тушения лесных пожаров. Для повышения точности при составлении топливных балансов предприятий, прогноза качества биотоплив и динамики его изменения исследованы теплотехнические характеристики различных видов древесных отходов и торфа некоторых месторождений области. Показано, что их гранулирование (или брикетирование)

позволяет в 2,7...3,4 раза увеличить теплоту сгорания, повышает в 4...5 раз их транспортабельные характеристики, обеспечивает однородность фракционного состава и значительно упрощает системы механизации и автоматизации всех циклов технологического процесса котлоагрегата. Модернизация угольных и мазутных котельных на сжигание гранул (или брикетов) позволит значительно повысить их экономические и экологические показатели работы. Исследованы запасы и характеристики лигнина в отвалах гидролизных заводов показана возможность и целесообразность его использования в качестве топлива. Результаты, полученные с помощью ПМК, показали, что большинство теплогенерирующих установок, работающих на биотопливе, имеют невысокие комплексные показатели эффективности, необходима разработка новых отечественных низкоэмиссионных схем организации топочного процесса для модернизации существующего оборудования и создания образцов новой техники, отвечающей требованиям сегодняшнего дня, с перспективой их ужесточения в будущем.

3. Проведен анализ методов расчета прогрева сухих и влажных топливных частиц, а также выхода летучих веществ, установлены области их допустимого применения. Определены значения и время наступления максимального перепада температур между поверхностью и центром частиц для диапазона изменения предложены аппроксимирующие зависимости, приме-

нимые для широкой гаммы твердых топлив. Получены аналитические зависимости для расчета сушки топливных частиц с учетом трех периодов: сушка в период прогрева частицы до воспламенения летучих, в период видимого горения летучих до воспламенения углеродного материала с поверхности и в процессе его горения. Проведено тестирование методик по экспериментальным данным, полученным на стендовых и промышленных установках, достигнуто удовлетворительное совпадение (+15%) расчетных и опытных результатов. На основании экспериментальных исследований процесса горения крупных частиц древесины, бурых и каменных углей предложены аппроксимирующие эмпирические выражения для расчета продолжительности стадий прогрева до воспламенения летучих, видимого горения летучих и горения коксового остатка, а также их взаимного наложения во времени. Обоснована и оттестирована модель горения с перемещением в глубь частицы трех фронтов: испарения влаги, выхода летучих из сухого слоя и горения углеродного материала по окислительно-восстановительным реакциям и взаимодействия в объеме «приведенной пленки» газообразных компонентов. В ходе исследований выявлен процесс терморазрушения (при который может оказывать значи-

тельное влияние на продолжительность выгорания частиц топлива.

Расчетный анализ и результаты экспериментов показали возможность терморазрушения частиц натурального топлива так как термические

напряжения по глубине частиц, связанные с неизотермичностью прогрева по радиусу, достигали значений: радиальные - 1,2 МПа, окружные - 1,6 МПа, эквивалентные - 1,3 МПа. Отмечено наличие двух максимумов эквивалентных термических напряжений: в период интенсивного горения летучих и в момент воспламенения кокса. При уменьшении размера частиц эквивалентные напряжения убывают и для частиц не следует ожидать их термического разрушения. На основании экспериментального исследования процесса термомеханического разрушения частиц древесины и углей Печорского бассейна предложены аппроксимирующие зависимости для расчета критической скорости. Результаты стендовых исследований и опыт эксплуатации НТВ-котлов ПК-24, БКЗ-420-140-9 и Е-75-40, сжигающих немолотые угли и гидролизный лигнин, подтверждают достоверность полученных результатов. Комплекс выполненных исследований подтвердил перспективность тенденции перехода на сжигание немолотых топлив по НТВ-технологии, а также разработки новых высокоэффективных схем, использующих закрученные потоки, для сжигания полидисперсных крупнофракционных биотоплив.

4. Разработана, исследована и освоена в промышленных условиях НТВ-схема сжигания сильношлакующих углей Печорского бассейна угрубленного фракционного состава позволившая устранить шлакование топки и пароперегревателей, увеличить размольную производительность мельниц, сократить на 34% удельный расход электроэнергии на пылеприготовление и на 8% на дутье, увеличить в 2...3 раза межремонтную кампанию, мельниц, уменьшить взрывоопасность системы и выбросы ВВ. Для дальнейшего комплексного повышения экономических и экологических показателей работы котлов БКЗ-220-100 и ПК-10 при обеспечении полной взрыво-безопасности для ОС разработаны рекомендации по их модернизации на НТВ-технологию сжигания дробленых углей Печорского бассейна. Реализация данных рекомендаций позволит создать надежные котельные установки с высокими экономическими и экологическими показателями:

(без ввода дополнительных сорбентов для топ-лив с (СаО+МёО^З^г^БП^гмкгЛЮм3, летучей золы < 70 г/ГДж.

5. Для реализации среднесрочных программ модернизации оборудования ТЭС МГВП «Политехэнерго» (ген. директор Ф.З.Финкер), при участии автора данной работы, разработан малозатратный вариант низкоэмиссионного вихревого сжигания (ВИР - технология) угольной пыли для котлов с угловыми и другими типами горелочных устройств. Реализация данного метода на 14-ти

котлоагрегатах в Польше, в том числе четырех ПК-10, сжигающих каменные угли, позволила увеличить ^ на 1...2% и достичь его повышения до 92%; обеспечить бесшлаковочную работу топки и КПП в диапазоне нагрузок без подсветки резервным топливом; снизить эмиссии:

при вводе известняка в СПП с соотношением повысить КПД электрофильтров без их модернизации. Исследован и освоен в промышленных условиях метод ИСТ низкоэмиссионного вихревого котла, показано, что НТВ и ВИР технологии (при вводе сорбента вместе с топливом в НВЗ) позволяют почти в три раза повысить эффективность метода ИСТ по сравнению со схемой ППФ. Учитывая, что метод ИСТ часто является базовым при разработке и внедрении программ глубокой применение данных технологий позволит значительно снизить затраты на сооружение и эксплуатацию очистных систем без уменьшения их эффективности. Экспериментальные и расчетные исследования, выполненные для углей Печорского бассейна, и опыт реконструкции котлов в Польше позволили разработать технические решения по комплексному повышению эффективности работы котлоагрегатов СТЭЦ-1 с повышением бесшлаковочной мощности до 230 т/ч путем их перевода на низкоэмиссионный вихревой метод сжигания угольной пыли.

6. Для реализации решений Международных экологических конференций (Киото-97 и др.) путем широкого вовлечения в ТЭК региона некондиционных древесных отходов, включая лесосечные после их предварительного измельчения, а также торфа и уменьшения доли привозного высокосернистого мазута разработаны, исследованы и освоены в промышленных условиях:

1) Слое-вихревая схема сжигания кородревесных отходов, обеспечивающая термическую подготовку топлива в предтопке с зажатым слоем, и использующая достоинства вихревых схем: с горизонтальной осью вращения в топочной воронке и вертикальной осью в зоне над предтопком, а также элементы противоточного слоя на фронтовом скате.

2)Факельно-вихревая схема сжигания полифракционных отходов лесопиления с которая за счет аэродинамических и конструктивных приемов позволила реализовать эффект рассредоточенного ввода топлива и воздуха.

3) Разработаны технические решения по модернизации котлов, оборудованных шахтными предтопками с наклонными неподвижными решетками, позволяющие оптимизировать распределение топлива по длине решеток, повысить экономические и экологические показатели за счет «активной» аэродинамики в надслоевой области и трехступенчатой схемы сжигания.

4) Разработана технологическая схема сжигания высоковлажных древесных отходов с широким диапазоном изменения фракционного состава, обеспечившая повышение ^ на 8...10%, номинальной производительности (на 30% и более) и значительное снижение эмиссий ВВ за счет оптимизации конструкции предтопка скоростного горения с зажатым слоем и организации системы вихревых потоков (патент РФ №2220371). Данная схема прошла успешную апробацию на четырех котлах КЕ-10-14.

5) Для модернизации мазутных котлов серии ДЕ и ДКВр на сжигание био-топлив разработан малогабаритный циклонный предтопок (патент РФ №2196273), обеспечивающий ступенчатое сжигание биотоплив на основе сочетания циклонного и слоевого принципов организации топочного процесса.

6) Разработан и прошел промышленную апробацию вариант перевода котлов, сжигающих древесные отходы, в энерготехнологический режим работы, обеспечивающий, с помощью комбинированной газоочистной установки с коаксиальными циклонами, получение углеродного сорбента

близкого по свойствам к активированным углям; а также степень очистки продуктов сгорания ^=79,6 ...86,6% и концентрацию твердых частиц в удаляемых газах менее полученный сорбент следует использовать для очистки сточных вод и уходящих газов промышленных предприятий, а мелкую фракцию для повышения плодородия почв.

7) Разработаны и внедрены совместно с МГВП «Политехэнерго» две модификации НТВ-технологии для сжигания гидролизного лигнина, одна из которых предусматривает сохранение СПП, а вторая обеспечивает безмельничное сжигание. Исследования модернизированных котлов Е-75-40, показали, что отказ от СПП позволяет в большей степени использовать преимущества НТВ-технологии сжигания и обеспечивает повышение КПД нетто котла на 1,5...2%, при большей надежности установки и полной взрывобезопасности для ОС, а также уменьшение выбросов: N0, - на 40...65%; 50х - 20...30%; летучей золы - на 18...20% при снижении её негативного влияния на ОС за счет уменьшения доли фракций с Разработанная схема безмельничного сжигания лигнина позволяет увеличить мощность котлов Е-75-40 на 15...20% и обеспечит сжигание торфа, а также отходов лесопиления.

Основные публикации по теме диссертации; 1. Померанцев В.В., Шестаков СМ., Любов В.К. и др. Опыт реконструкции котлов БКЗ на низкотемпературный способ сжигания твердых топлив//В сб.: Повышение эффективности ремонта и модернизации энергетического оборудования.- М., 1981, Ч.1.- с. 67-68.

2. Любов В.К., Сосенский А.И., Шестаков СМ. Экспериментальная установка для исследования тепло- и массообмена при прогреве и горении частиц твердого топлива/ ЛПИ. - Л., 1981. - Деп. в ИНФОРМЭНЕРГО.-14 с.

3. Шестаков СМ., Любов В.К., Симанов В.И. Исследование воспламенения и

горения крупных частиц натурального твердого топлива в топочных камерах паровых котлов// В сб.: Повышение надежности работы поверхностей нагрева котлоагрегатов.- Киев: Наукова думка, 1982,- с. 27-28.

4. Любов В.К., Шестаков СМ. Характер поведения крупных частиц натурального твердого топлива при различных условиях теплообмена и исследование прогрева угольных частиц/ ЛПИ. - Л., 1982. - Деп. в ИНФОРМЭНЕР-ГО.- 40 с.

5. Воронков В.В., Любов В.К., Шестаков СМ. и др. Методика расчета теплообмена в топке при низкотемпературном вихревом сжигании немолотого топлива// В сб.: Оборудование ГРЭС и передача электроэнергии КАТЭКа.-Красноярск, 1983.- с. 45-47.

6. Шестаков СМ., Любов В.К., Павлов A.M. и др. Особенности низкотемпературного вихревого сжигания немолотых бурых и каменных углей//В сб.: Горение органического топлива. Матер. V Всесоюзн. конф. ИТФ СО АН СССР. - Новосибирск: СО АН СССР, 1985,- ч.2.- с.225-234.

7. Любов В.К. Некоторые результаты исследования процесса горения натурального твердого топлива/ Арханг. лесотехн. ин-т.- Архангельск, 1985.-Деп. в ИНФОРМЭНЕРГО №1732 эн-Д85.- 31 с.

8. Любов В.К., Шестаков СМ., Дульнева Л.Т. и др. Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов// Изв. вузов. Лесн. журн.-1986.-№4.-с. 117-119.

9.Любов В.К., Дульнева Л.Т., Финкер Ф.З. и др. Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов и гидролизного лигнина// В сб. докл. Всесоюзной конф. «М.В. Ломоносов и Север».- Архангельск, 1986.-с. 403-405.

10.Любов В.К., Шестаков СМ., Захаров В.Ю. и др. Кинетические характеристики выхода летучих из твердых топлив// Изв. вузов. Лесн. журн.-1987.-№2,- с. 123-126.

11.Lubov V.K., Artuhov S.P., Schcstakov S.M. и др. Wyznaczanie ciepla wlas-ciewego weglienergetycznych. Biuletyn instytutu energetyki Warszawa. Ener-getyka,n.5, 1988, p. 17-22.

12.Гнатышин Я.М., Сташкив М.Г., Любов В.К. Свойства древесной пыли и особенности её горения//Деревообрабатывающая промышленность.- 1988,-№12.-с. 20-21.

13.Шестаков СМ., Парамонов А.П., Любов В.К. Исследование воспламенения крупной частицы натурального топлива, поданной в топочную камеру// Теплообмен в парогенераторах. Матер. Всесоюз. конф.- Новосибирск: СО АН СССР, 1988.-с. 3-9.

14.Любов В.К., Опякин Ю.К., Шестаков С.М. Некоторые особенности поведения крупных фракций твердого топлива при сжигании в низкотемпературном вихре// Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС/ Межвузовский сборник научных трудов.- Л.: ЛТИЦБП.-1989.-С.61-65.

15.Обуховский В.Э., Домничев АА, Кацнельсон Б.Д., Любов В.К. и др. Исследование работы циклонной топки для сжигания серы// Изв. вузов. Лесн. журн.-1990.-№6.-с. 126-128.

16.Любов В.К., Дьячков ВА, Финкер Ф.З. и др. Опыт сжигания высоковлажных отходов промышленности в топке безмельничного котлоагрегата// Тр. Первой Рос. нац. конф. по теплообмену. т.З. Тепломассообмен при хим. превращениях.- М.: Изд-во МЭИ, 1994.- с. 163-168.

17.Любов В.К., Дьячков ВА, Финкер Ф.З. и др. Исследование теплотехнических характеристик гидролизного лигнина// Изв. вузов. Лесн. журн.- 1994. №2.-с.135-137.

18.Lubov V.K., Diachkov VA. Metodical aspects of energy audit.//Intemational conference. Forest sector development problems. Extended Abstracts. - Petro-zavodsk,-1998.-с 26-27.

19.Любов В.К., Дьячков В.А. Программно-методический комплекс для обработки результатов испытаний теплоэнергетического оборудования и расчета вредных выбросов// Тр. Второй Рос. нац. конф. по теплообмену. В 8 т. т.З. Свободная конвекция. Тепломассообмен при хим. превращениях - М.: Изд-во МЭИ, 1998.- с. 225-228.

20.Lubov V.K., Diachkov V.A., Lubova ОД Some problems of small energetics and ways of their solution// International conference. Forest sector development problems. Extended Abstracts, Petrozavodsk.-1998.- с 25-26.

21.Любов В.К., Дьячков В.А Повышение эффективности работы котлов, сжигающих древесные отходы// Тр. Второй Рос. нац. конф. по теплообмену. В 8 т. т.З. Свободная конвекция. Тепломассообмен при хим. превращениях -М.: Изд-во МЭИ, 1998.- с. 229-232.

22.Любов В.К., Дьячков В.А. Анализ методов энергетического использования отходов переработки древесной биомассы// Повышение эффективности те-плообменных процессов и систем: Материалы II Междунар. науч.-техн. конф.ч.1.- Вологда.- 2000.- с. 225-227.

23.Любов В.К., Сабуров Э.Н., Горохов С.Г. Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов, лигнина и торфа с помощью циклонных предтопков// Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Материалы II Междунар. науч.-техн. конф.ч.1.- Вологда, 2000.- с. 222-224.

24Циклонный предтопок. Патент на изобретение №2196273 РФ по заявке №2001114059, приор, от 22.05.2001 (АГТУ, авт. изобрет. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г.).

25.Любов В.К, Дьячков ВА Исследование теплотехнических характеристик древесных отходов и торфа// Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС: Межвуз. сб. науч. тр./ СПб ГТУ РП. СПб.-2001.-с. 240-248.

26.Сабуров Э.Н., Любов В.К, Горохов С.Г. Циклонное топочное устройство для сжигания отходов переработки древесной биомассы// Энергосбережение в теплоэнергетических системах: Материалы междунар. науч.-техн. конф.- Вологда: ВоГТУ, 2001.- с. 15-17.

27.Любов В.К Вибрация энергомеханического оборудования и её диагностика. Учебное пособие.- Архангельск, 2001.-106 с.

28.Любов В.К., Дьячков ВА. Резервы энергосбережения в малой энергетике// Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприя-тиях и ТЭС: Межвузов, сб. науч. тр./ СПб ГТУ РП. СПб., 2002.- с. 138-147.

29.Любов В.К. Поверочный расчет котельных агрегатов. Учебное пособие.-Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002.- 115 с.

30.Любов В.К., Финкер Ф.З., Кубышкин И.Б. Повышение эффективности сжигания углей//Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Материалы Ш Международной науч.-техн. конф.- Вологда, Во-ГТУ,2002.-с.125-131.

31.Любов В.К., Финкер Ф.З., Кубышкин И.Б. Низкоэмиссионное вихревое сжигание твердых топлив// Экология северных терригорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Материалы Межд. конф. т.2,-Архангельск, инст. экол. проблем Севера УрО РАН, 2002.- с. 595-597.

32.Любов В.К., Телицын С.А. Повышение эффективности работы котлоагре-гатов ТГМ-84Б// Тр. Третьей Рос. нац. конф. по теплообмену, т. 1. Пленарные и общие проблемные доклады. - М.: Изд-во МЭИ, 2002.- с. 159-161.

33.Любов В.К. Уменьшение выбросов вредных веществ путем повышения экологических показателей работы котлоагрегатов и увеличения доли биотоплива в топливном балансе региона// Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Матер. Межд. конф. т.1.-Арханг., инст. экол. проблем Севера УрО РАН, 2002.- с.200-204.

34.Любов В.К., Дьячков ВА, Ефимов РА. Анализ схем сжигания отходов переработки древесной биомассы// Тр. Третьей Рос. нац. конф. по теплообмену, т. 1. Пленарные и общие проблемные доклады. Доклады на круглых столах.- М.: Изд-во МЭИ, 2002.- с.228-231.

35.Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г. Циклонный предтопок для сжигания древесных отходов//Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов: Материалы II междунар. науч.-техн. конф.- Вологда: Во-ГТУ, 2003.- с. 76-80.

36.Любов В.К., Любова СВ. Некоторые вопросы энергетического менедж-мента//Проблемы лесного комплекса России в переходный период разви-

Р188 7 I

тия экономики: Материала: Всероссийской науч.-техн. конф.- Вологда: ВоГТУ, 2004.-с. 108-111.

37.Любов В.К., Любова ОА Уменьшение загрязнения окружающей среды путем повышения эффективности работы котлоагрегатов и увеличения доли биотоплива в топливном балансе региона// Научно-теоретический журнал «Успехи современного естествознания» -2004, №2, М.: РАЕ. -с.120-122.

38.Любов В К. Комплексная оценка эффективности и надежности работы энергетического оборудования с целью продления его жизненного цик-ла//Интеграция САПР и сцстем информационной поддержки изделий: Материалы междунар. науч.-техн конф.- Соловецкие острова, 2004.- с. 55-60.

39.Сабуров Э.Н., Горохов С.Г., Любов В.К. Аэродинамика циклонного двухкамерного предтопка для сжигания древесных отходов// Изв. вузов. Лесн. журн.-2004. №3.- с.135-143.

40.Любов В.К. Повышение эффективности и надежности работы энергетического оборудования/Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем: Материалы междунар. науч.-техн. конф.- Вологда: ВоГТУ, 2004 - с. 18-22.

41.Любов В.К. Поверочный расчет котельных агрегатов. Учебное пособие.-2-е изд., перераб. и доп.- Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004.-160 с.

42.Горохов С.Г., Сабуров Э.Н., Любов В.К. Циклонный предтопок для сжигания древесных отходов// Изв. вузов. Лесн. журн.- 2004. №4.- с. 135-142.

43.Топочное устройство для сжигания древесных отходов. Патент на изобретение №2220371 РФ по заявке №2002101162, приор, от 08.01.2002 (авт. изобрет. Любов В.К.) и другие 42 публикации.

Список условных сокращений и обозначений: АГЗ - Архангельский гидролизный завод; АЦБК, КЦБК и СЦБК - Архангельский, Котласский и Соломбальский целлюлозно-бумажные комбинаты; БП - бенз(а)пирен; ВВ - вредные вещества; ВКК - воздушно-каскадный классификатор; ВП - воздухоподогреватель; ВТШ - внутритопочные ширмы (ВТШИСП - испарительные, ВТШПП - пароперегревательные); ГРПП - горизонтальный радиационный пароперегреватель; ДШП - древесно-шлифоваль-ная пыль; ИСТ - инжекция сорбента в топку; КПН - конвективные поверхности нагрева; КС и ЦКС - кипящий и циркулирующий кипящий слой; ЛПК -лесопромышленный комплекс; МНК - метод наименьших квадратов; НВЗ -нижняя вихревая зона; НД - нижнее дутье; НТВ - низкотемпературный вихрь; ОС - окружающая среда; ПМК - программно-методический комплекс; ПН -поверхности нагрева; ППФ - прямоточный пылеугольный факел; ПЧФ - прямоточная часть факела; СПП - система пылеприготовления; СТП - система топливоприготовления; СТЭЦ-1 - Северодвинская ТЭЦ-1; ТБО - твердые бытовые отходы; ТЭК - топливно-энергетический комплекс; ЭА - энергоаудит.

Отткчатшв с готового оригинала макета Формат 60x84/8 Бума| а писчая Гарнитура Тайме Печать-ризограф« Уел печ л. 5,1 Заказ2615 Тираж 100 220704

Введение.

1. Современное состояние топливно-энергетического комплекса Архангельской области и пути его совершенствования.

1.1. Характеристика топливно-энергетического комплекса региона

1.2. Глобальные проблемы экологии и экологическая обстановка в Архангельской области.

1.3. Некоторые аспекты развития ТЭК области и снижение воздействия энергетики на окружающую среду.

1.4. Выводы.

2. Проблемы сжигания сильношлакующих топлив в топках котлоагрегатов

2.1. Анализ основных процессов в топках котлов с прямоточным факелом.

2.2. Вихревое сжигание печорских и кузнецких углей в топке котлоагрегата Е-220-100 ст.№11 ТЭЦ-1 АЦБК.

2.3. Результаты внутритопочных исследований.

2.4. Некоторые результаты сжигания немолотых топлив по НТВ-технологии

2.5. Выводы.

3. Утилизация отходов производства и применение местного топлива с целью совершенствования ТЭК и улучшения экологической обстановки в регионе.

3.1. Оценка энергетического потенциала лесных массивов.

3.2. Характеристика древесных отходов как энергетического топлива.

3.2.1. Исследование теплотехнических характеристик отходов лесопиления и деревообработки.

3.2.2. Исследование характеристик древесно-шлифовальной пыли

3.2.3. Основные характеристики гидролизного лигнина.

3.3. Определение запасов и исследование теплотехнических характеристик лигнина в отвалах гидролизных и биохимических заводов.

3.4. Запасы и теплотехнические характеристики торфа, перспективы применения в энергетике региона.

3.5. Анализ методов энергетического использования биотоплива.

3.6. Получение высококачественного топлива из отходов переработки биомассы.

3.7. Выводы.

4. Современное состояние теории горения твердого топлива.

4.1. Анализ методов исследования выгорания топлива.

4.1.1. Стадийность процесса горения частиц твердого топлива.

4.1.2. Выход и горение летучих, формирование структуры коксового остатка.

4.1.3. Исследование выгорания коксового остатка.

4.2. Анализ выгорания частиц топлива в НТВ-топке.

4.3. Выводы и задачи дальнейших исследований.

5. Экспериментальное исследование тепло-и массообмена при горении топлива. Исследование теплофизических, аэродинамических и кинетических характеристик твердых топлив.

5.1. Экспериментальная установка для исследования тепло-и массообмена при прогреве и горении частиц твердого топлива

5.2. Характер поведения крупных частиц твердого топлива при разных условиях теплообмена.

5.3. Исследование теплофизических характеристик твердых топлив

5.3.1. Определение коэффициентов температуропроводности топлив и их плотности.

5.3.2. Исследование теплоемкости твердых топлив.

• 5.3.2.1. Влияние влажности на теплоемкость топлив.

5.3.2.2. Зависимость теплоемкости топлив от содержания минеральных примесей и горючих составляющих.

5.3.2.3. Влияние температуры на эффективную теплоемкость топлива.

5.3.3. Исследование теплопроводности твердых топлив.

5.4. Исследование аэродинамических характеристик топливных частиц

5.4.1. Экспериментальная установка и методика исследования

5.4.2. Результаты экспериментальных исследований.

5.5. Экспериментальное исследование процесса термической подготовки и воспламенения твердых топлив.

5.6. Выводы.

6. Методика расчета процессов воспламенения и горения немолотого топлива

6.1. Экспериментальное и расчетное исследование прогрева сухих частиц твердого топлива.

6.2. Исследование процесса прогрева и сушки частиц влажного твердого топлива.

6.3. Результаты экспериментального исследования процессов воспламенения и горения частиц твердого топлива.

6.4. Расчет процесса термического разложения органической массы топлива.

6.5. Анализ процесса термомеханического разрушения частиц немолотого топлива.

6.6. Методика расчета горения твердых топлив в топках с многократной циркуляцией частиц.

6.7. Выводы.

7. Программно-методический комплекс для обработки результатов испытаний теплоэнергетического оборудования и расчета вредных выбросов.

7.1. Планирование эксперимента при проведении испытаний.

7.2. Определение составляющих теплового баланса.

7.3. Методика расчета выбросов оксидов азота.

7.4. Определение температуры сернокислотной точки росы.

7.5. Вибрационная надежность оборудования.

7.6. Выводы.

8. Рекомендации по сжиганию сильношлакующих каменных углей.

8.1. Повышение производительности и эффективности работы котлоагрегатов Е-220-100 ТЭЦ-1 АЦБК.

8.2. Комплексное повышение эффективности работы котлоагрегатов ПК-10.

8.3. Экологические показатели работы котлов.

8.4. Выводы.

9. Повышение эффективности работы утилизационно-энергетических котлов, сжигающих древесные отходы.

9.1. Перевод на слое-вихревую схему сжигания топлива котлоагрегатов ТЭЦ-1 АЦБК.

9.1.1. Краткое описание котлов и анализ их работы до реконструкции.

9.1.2. Объем реконструкции и анализ полученных результатов

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является основой экономики России, как и любой другой страны мира [1]. От выбора направлений развития ТЭК в значительной степени зависит и экологическое состояние окружающей среды (ОС). Одной из важнейших целей Энергетической стратегии России на период до 2020 г. является обеспечение энергетической безопасности страны и её регионов [2,3], в соответствии с этим суммарное производство электроэнергии при ожидаемых темпах развития экономики должно возрасти (по сравнению с уровнем 2000 г.) в 1,34 раза к 2010 г. (до 1125 млрд. кВт-ч) и в 1,8 раза к 2020 г. (до 1585 млрд. кВт-ч).

Основой электроэнергетики России на всю рассматриваемую перспективу останутся тепловые электростанции, доля которых в структуре установленных мощностей отрасли составит к 2010 г. 68%, а к 2020 г. - 67.70%. Необходимость радикального изменения условий топливообеспечения ТЭС в европейских районах страны и ужесточение экологических требований к ним обуславливает существенные изменения структуры мощностей ТЭС по типам электростанций и видам используемого ими топлива. Однако дефицит инвестиций и инерционный характер развития ТЭК препятствуют быстрой перестройке структуры их мощностей и изменению топливного баланса ТЭС. Поэтому в ближайшие годы (до 2005 г.) необходимо ориентироваться на продление срока службы оборудования ТЭС на основе замены базовых узлов паровых турбин и котлов [2,3]. В дальнейшем основными направлениями должны стать техническое перевооружение и реконструкция существующих, а также сооружение новых ТЭС. Приоритет будет отдан экологически чистым угольным ТЭС, конкурентноспособным на большей части территории России. Ежегодный объем технического перевооружения ТЭС должен составлять 4.6 млн. кВт. Развитие мощностей на существующих и вновь вводимых ТЭС должно базироваться на использовании новых технологий и оборудования. Структура генерирующих мощностей останется достаточно устойчивой: доля энергии, вырабатываемой на ГЭС и АЭС, не будет опускаться ниже существующего уровня (31%).

В настоящее время, вследствие неоправданного перекоса цен на топли-« во (низкая стоимость газа) в топливном балансе ТЭС газ составляет примерно 62%, на уголь приходиться 26% и 11% на мазут. Однако энергетической стратегией развития России планируется скорейшая ликвидация диспропорций между ценами на природный газ, уголь и мазут путем пересмотра регулируемых государством цен на газ.

Энергетической стратегией страны намечено, что приоритетными направлениями использования основных энергоносителей являются:

- природного газа - на нетопливные цели, на энергоснабжение коммунально-бытового сектора, включая ТЭЦ, и технологических процессов в металлургии, машиностроении и промышленности строительных материалов;

- нефти — на обеспечение потребности в моторных топливах и сырье для нефтехимии; к приоритетным направлениям использования газа и нефти в

• период до 2010-2012 гг. отнесен также их экспорт, как основной источник валютных поступлений в страну;

- угля - на выработку электроэнергии и производство кокса, а также на топливообеспечение рассредоточенных бытовых потребителей.

Обеспеченность добычи разведанными запасами топлива оценивается по нефти и газу на несколько десятков лет, а по углю — на несколько сотен лет, что и предопределяет долговременную перспективу его применения. В соответствии с оптимальной структурой топливно-энергетического баланса, востребованные объемы добычи угля по стране составят до 320 млн.т. в 2010 г. и до 400 млн.т. в 2020 г. Принципиально важно, что в отличие от быстро дорожающих газа и нефти цены на уголь к 2020 г. будут на 10.15% ниже, » чем в 2010 г., из-за вовлечения более эффективных его запасов, улучшения хозяйственной организации отрасли и главное — благодаря научно-техническому прогрессу в добыче, переработке и транспортировке угля. Увеличение добычи угля прежде всего планируется в бассейнах федерального значения - Кузнецком и Канско-Ачинском, а также в бассейнах межрегионального значения - Печорском, Донецком, Южно-Якутском и Восточной Сибири [2].

Перестройка экономики предусматривает проведение целенаправленной энергосберегающей политики, и Россия располагает большим потенциалом организационного и технологического энергосбережения. В соответствии с прогнозом экономия энергии (относительно 2000 г.) должна составить к 2010 г. 105. 140 мпк.т.у.т, в том числе электроэнергии 60. 130 млрд. кВт-ч, а к 2020 г. 300.420 мпн.т.у.т, в том числе электроэнергии 190.300 млрд. кВт-ч.

К числу важнейших принципов обеспечения энергетической безопасности отнесены: - принцип заменимости исчерпаемого ресурса; - диверсификации видов топлива и энергии; - экологической приемлемости; - максимально возможного использования во всех технологических процессах и проектах отечественного оборудования; - приоритетности внутреннего потребления энергоресурсов их экспорту и рационализации структуры экспорта путем перехода от преимущественного экспорта первичных энергоносителей к более широкому экспорту продуктов их переработки и ряд других принципов [2].

Наиболее экономичным путем обеспечения растущей потребности в электроэнергии является создание установок повышенной мощности 500. 1200 МВт, которыми должны комплектоваться новые ТЭС, устанавливаемые вблизи месторождений топлива, в основном дешевых углей добываемых открытым способом. Однако основной проблемой при их строительстве является уровень выбросов вредных веществ (ВВ).

Необходимо отметить два перспективных направления в развитии котел ьно-топочной техники, которые обеспечивают снижение выбросов ВВ. Первое - применение режимных мероприятий и низкотемпературных или низкоэмиссионных способов сжигания для уменьшения образования ВВ в топочной камере; как правило, оно требует меньших затрат, но не всегда позволяет обеспечить предельно допустимые выбросы (ПДВ). Второе — очистка уходящих газов от ВВ до заданного уровня - требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат (до 30% от стоимости основного оборудования). Наиболее оптимальный путь — сочетание первого и второго направлений [4]. л Экологическая политика в сфере энергообеспечения предусматривает: стимулирование производства и потребления топлива и энергии технологиями, улучшающими здоровье населения и состояние ОС; вовлечение в топливно-энергетический баланс возобновляемых источников энергии и отходов производства в целях уменьшения негативного влияния энергетической деятельности на ОС и сохранения потенциала невозобновляемых энергоресурсов для будущих поколений и др.

Важнейшим вопросом, стоящим перед отечественной энергетикой, является модернизация и замена морально устаревшего и физически изношенного оборудования ТЭС, доля которого с каждым годом увеличивается. Экономически выгодно техническое перевооружение проводить с сохранением по возможности существующих элементов установки с обязательным повы

• шением экологических показателей оборудования на базе новых методов и прогрессивных конструктивных решений. В настоящее время использование биотоплив в электроэнергетике занимает менее 2% и не может решить проблемы защиты ОС от выбросов ВВ в масштабах всей страны. Однако применение биотоплив там, где это возможно - вместо невозобновляемых первичных энергоресурсов (ПЭР) является обязательным элементом совершенствования ТЭК.

При решении этих вопросов наибольшие трудности возникают в котельной установке ТЭС, особенно при сжигании твердых топлив. Практически повсеместное использование прямоточного пылеугольного факела (ППФ) различной модификации позволило успешно решить многие проблемы сжигания твердых топлив [4,5]. Однако, повышенная взрывоопасность схемы ППФ, эмиссия значительного количества ВВ в высокотемпературной зоне горения, шлакование поверхностей нагрева (ПН) заставляют энергетиков искать новые решения в котельно-топочной технике. В качестве альтернативных направлений, позволяющих решить некоторые из названных проблем ППФ, можно указать, например, низкотемпературные схемы сжигания твердого топлива: в топках с кипящим и циркулирующим кипящим слоем (КС и ЦКС) и в топках с низкотемпературным вихрем (НТВ-технология).

Для Северо-востока Европейской части страны основным источником местного относительно дешевого твердого топлива являются каменные угли Печорского бассейна. Однако экономичное использование данных углей, особенно интинского длиннопламенного, в качестве энергетического топлива на ТЭС Архангельского, Котласского ЦБК и Северодвинской ТЭЦ-1 затруднено, так как при его сжигании отмечается интенсивное шлакование ПН котлоагрегатов [5]. Для борьбы с которым была использована схема НТВ.

Архангельская область включена в список наиболее загрязненных регионов России [6]. В то же время она является крупнейшим в Европе производителем лесной продукции, а соответственно обладает и большими запасами некондиционных отходов лесопромышленного комплекса (ЛПК) и микробиологической промышленности. Данные отходы часто не находят применения в народном хозяйстве и вывозятся на свалки и отвалы, где, разлагаясь, наносят существенный вред ОС. Поэтому с экологической и экономической точек зрения наиболее целесообразно использовать некондиционные древесные отходы и гидролизный лигнин в качестве энергетического топлива.

Древесина является самым древним видом топлива, однако проблема эффективного сжигания древесных отходов до сих пор остается актуальной во всем мире. Это связано в основном с тем, что они относятся к низкосортным видам топлива с высокой влажностью (до 85%), низкой теплотой сгорания и неоднородным фракционным составом. Отходы микробиологической промышленности - гидролизный лигнин имеет более равномерный фракционный состав, но также характеризуется высокой влажностью (до 75%) и низкой теплотой сгорания.

Топки скоростного горения с зажатым слоем системы проф. В.В. Померанцева установлены на многих предприятиях ЛПК, однако они были разработаны для сжигания топливной щепы в смеси с опилком (до 50%) при относительной влажности биотоплива до 55% [7]. Сегодня они вынуждены работать на непроектном топливе (опилках или смеси опилков с корой), что явилось главной причиной значительного снижения их технико-экономических и экологических показателей. В настоящее время отечественной промышленностью не выпускается достаточно надежных и эффективных топочных устройств для сжигания различных видов древесных отходов (или их смеси) неоднородного фракционного состава и с высокой влажностью.

Суммарная мощность ТЭЦ Архангельской области составляет 1698,8 МВт, они вырабатывают ~ 75% тепловой энергии, генерируемой централизованными источниками, оставшаяся часть вырабатывается отопительными котельными, которых насчитывается более 1600, из них 90% имеют мощность менее 23 МВт. В топливном балансе области доминирующая роль принадлежит высокосернистому топочному мазуту и каменным углям, ввозимым из других регионов РФ, доля древесных отходов и торфа при их огромных запасах составляет менее 7%. Среди каменных углей преобладают угли Печорского бассейна (92.95%). Технологическое несовершенство и изношенность основных производственных фондов, характерные для ТЭК региона, а также сложившаяся структура топливного баланса явились основными причинами низкой эффективности функционирования систем энергоснабжения, тяжелой экологической ситуации, а также одних из самых высоких в РФ тарифов на тепловую и электрическую энергию.

Основными целями работы были следующие: - на основании анализа процессов в топках с 1111Ф и НТВ-топках усовершенствовать НТВ-технологию для сжигания сильношлакующих углей Печорского бассейна и высоковлажных биотоплив, обеспечив снижение выбросов ВВ; - разработать технические предложения для создания новых и модернизации старых кот-лоагрегатов, обеспечивающие комплексное повышение экономических и экологических показателей, а также позволяющие оптимизировать структуру топливного баланса за счет значительного увеличения доли биотоплив; - разработать программно-методический комплекс для оценки эффективности и надежности работы теплогенерирующего оборудования, оптимизирующий условия выбора и реализации энергосберегающих программ.

В данной работе представлен комплекс исследований, посвященных научному обоснованию, изучению на промышленных установках и стендах и промышленному освоению новых схем сжигания твердых топлив, обеспечивающих повышение эффективности энергетического использования сильно-шлакующих углей и биотоплив, а также совершенствование ТЭК Архангельской области и других регионов. Он направлен на совершенствование ко-тельно-топочной техники при прямом сжигании топлив, а также на разработку методической базы для комплексной оценки эффективности работы теплогенерирующего оборудования с учетом экономических и экологических показателей, а также параметров надежности. При выполнении автором данного комплекса исследований научными консультантами являлись: по разделу 6.6 - профессор С.М. Шестаков; по разделу 8.2 - ген. директор «Политех-энерго» Ф.З. Финкер; по разделу 9.5 - профессор Э.Н. Сабуров.

Исследования проводились в соответствии: с общесоюзными и отраслевыми научно-техническими программами 0.01.02 «Создание новых видов оборудования для производства тепловой и электрической энергии», ОЦ.002 «Создать и освоить на крупных ТЭЦ новое теплофикационное оборудование.», «Экологически чистая энергетика»; с межвузовскими научно-техническими программами «Энергосистема», «Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики», «Повышение надежности, экономичности и экологичности энергетической системы РФ»; с Федеральной целевой НТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения»; а также с региональной НТП «Система функционирования химико-лесного комплекса Европейского Севера России на 1994-2000 гг.» при поддержке Миннауки, Минобразования РФ и администрации Архангельской области.

9.6. Выводы

Комплекс исследований, выполненный на стендовых и промышленных установках, позволил разработать ряд новых технологических схем организации топочного процесса, обеспечивающих высокие технико-экономические и экологические показатели при сжигании различных видов биотоплива:

1) Слое-вихревая схема сжигания кородревесных отходов, обеспечивая термическую подготовку топлива в предтопке с зажатым слоем, и используя достоинства вихревых схем: с горизонтальной осью в топочной воронке и вертикальной осью в зоне над предтопком, а также элементы противоточного слоя на фронтовом скате позволяет эффективно сжигать отходы крайне неоднородного фракционного состава с JVtr< 65%. Данная схема применима для совместной утилизации кородревесных отходов с ТБО, а также для сжигания торфа в котлах паропроизводительностью до 21 кг/с.

2) Факельно-вихревая схема сжигания полифракционных (dmax<0,07 м) отходов лесопиления с W{< 65% за счет аэродинамических и конструктивных приемов позволила реализовать эффект рассредоточенного ввода топлива и воздуха, обеспечивая выгорание мелких фракций в прямоточном факеле, средних и крупных топливных частиц, а также высокопарусных углеродных частиц после устройств возврата уноса в нижней части топки в системе вихревых потоков с вертикальными осями вращения. Высокая концентрация горящих коксовых частиц и минеральных остатков древесных отходов в вихревых потоках в надподовой области топки обеспечивает надежное воспламенение высоковлажных отходов и создает дополнительные возможности по снижению эмиссий ВВ. Данную схему сжигания целесообразно использовать для модернизации котлов при их переводе на сжигание отходов лесопиления.

3) Разработаны технические решения по модернизации котлов, оборудованных шахтными предтопками с наклонными неподвижными решетками, позволяющие оптимизировать распределение топлива по их длине, повысить технико-экономические и экологические показатели за счет «активной» аэродинамики в надслоевой области и трехступенчатой схемы сжигания.

4) Разработана технологическая схема сжигания высоковлажных древесных отходов с широким диапазоном изменения их фракционного состава и теплотехнических характеристик, обеспечившая значительное повышение КПД брутто (на 8.10%), номинальной производительности (на 30% и более) и значительное снижение эмиссий ВВ (СО, NOx, твердых частиц) за счет оптимизации конструкции предтопка скоростного горения с зажатым слоем, организации системы вихревых потоков с вертикальными осями с помощью встречно-смещенных сопл вторичного и третичного дутья и возврата недого-ревших углеродных частиц в нижнюю вихревую зону топки. Данная схема (с разной степенью реализации) прошла успешную апробацию на четырех котлах КЕ-10-14 при этом период окупаемости проектов составлял 0,3. 1 месяц, её целесообразно использовать при изготовлении новых и модернизации старых котлоагрегатов паропроизводительностью до 5,6 кг/с, оборудованных предтопками В.В. Померанцева. Она применима для сжигания смеси древесных отходов и ТБО, а также для сжигания торфа, при этом обеспечивает пониженные выбросы ВВ.

5) Для модернизации мазутных котлов серии ДЕ и ДКВр на сжигание древесных отходов разработан малогабаритный, высокофорсированный (qv до 3 МВт/м3) циклонный предтопок вертикального типа с верхней аксиальной подачей топлива (патент РФ №2196273), обеспечивающий низкоэмиссионное сжигание (по трех ступенчатой схеме) кусковых и мелкофракционных отходов ЛПК на основе сочетания циклонного и слоевого принципов организации топочного процесса.

6) Разработан и прошел промышленную апробацию вариант перевода котлов, сжигающих древесные отходы, в энерготехнологический режим работы, обеспечивающий, с помощью комбинированной ГОУ с коаксиальными циклонами, получение углеродного сорбента (2,5>с^>0,4 мм) близкого по свойствам к активированным углям и АКПК; а также степень очистки продуктов сгорания у/=79,6 .86,6% и концентрацию твердых частиц в удаляемых газах менее 60 мг/нм3', полученный сорбент следует использовать для очистки сточных вод и уходящих газов промышленных предприятий, а мелкую фракцию (с повышенной зольностью) для повышения плодородия почв.

7) Разработаны и внедрены две модификации НТВ-технологии для сжигания гидролизного лигнина с ^=65.73%; y4d=3,8. 10%; Qr\=5,7.4,2 МДж/кг, одна из которых предусматривает сохранение СПП, а вторая обеспечивает безмельничное сжигание лигнина. Комплекс исследований, выполненный на модернизированных котлах Е-75-40, показал, что отказ от СПП позволяет в большей степени использовать преимущества НТВ-технологии сжигания и обеспечивает повышение КПД нетто котла на 1,5.2%, при большей надежности установки и полной взрывобезопасности для ОС, а также уменьшение выбросов ВВ: NOx - на 40.65%; SOx - на 20.30%; летучей золы - на 18.20% при снижении её негативное влияние на ОС за счет уменьшения доли фракций с d4< 10 мкм. Дальнейшее повышение экологических показателей с запасом на перспективу, а также снижение q4 до 0.8. 1% и повышение т/ф >86.87% может быть достигнуто с помощью конструктивных и аэродинамических методов, обеспечивающих повышение сепарацион-ных характеристик топки и создание дополнительных контуров циркуляции газотопливных потоков, а также термическую подготовку и слоевое горение топлива (при а<1) на скатах топочной воронки. Рекомендуемая схема сжигания лигнина по НТВ-технологии без СПП позволяет увеличить мощность котлов Е-75-40 на 15.20% и обеспечит безмельничное сжигание торфа, а также отходов лесопиления.

Разработанные схемы энергетического и энерготехнологического использования высоковлажных некондиционных древесных отходов позволяют обеспечить эффективное вовлечение в ТЭК регионов и лесосечных отходов, прошедших предварительное измельчение.

10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для обеспечения дальнейшего устойчивого развития экономики регио= на требуется совершенствование его ТЭК путем: - модернизации морально устаревшего и физически изношенного оборудования на основе технологий, обеспечивающих резкое снижение уровня выбросов ВВ, увеличение мощности, КПД и надежности работы оборудования, повышение универсальности по характеристикам топлива при максимальном использовании установленного оборудования и сохранении существующих строительных конструкций; - оптимизации структуры топливного баланса за счет значительного увеличения энергетического использования отходов переработки древесины, торфа и ТБО на базе высокоэффективных технологий, а также увеличения доли природного газа при обеспечении максимальной эффективности его использования. Основой для реализации, имеющегося потенциала энергосбережения (3.3,4 млн. т.у.т/год), повышения энергозащищенности региона и улучшения социально-экономической обстановки, должна стать система энергоаудита.

Основными выводами по циклу выполненных научно-исследовательских работ являются:

1. Разработана математическая модель, обеспечивающая комплексный подход к оценке эффективности работы теплоэнергетического оборудования с учетом горения топлива, теплообмена, образования вредных веществ, надежности и технико-экономических показателей, реализованная в виде комплекса компьютерных программ, что позволило: повысить оперативность и точность определения составляющих теплового баланса теплогенерирующих установок, работающих как на одном виде топлива, так и на их смеси; оценивать надежность работы ПН с позиции низкотемпературной сернокислотной коррозии и техническое состояние оборудования по результатам вибродиагностики; анализировать работу газовых и воздушных трактов; обрабатывать результаты теплотехнического и гранулометрического анализов топлив и их очаговых остатков; реализовать комплексный подход к расчетам генерации t

NOx и теплообмена в топке с учетом фактических характеристик рабочей среды и режимных факторов, прошедший тестирование при проведении промышленных испытаний установок, работающих на разных видах топлива с различными схемами сжигания. Разработанная модель обеспечивает многофакторность анализа при определении эффективности работы оборудования, позволяет прогнозировать его экономические и экологические показатели, а также параметры, характеризующие надежность его работы.

2. На основании исследований на стендах определены значения средних коэффициентов вспучивания, температуры начала трещинообразования и воспламенения летучих веществ и коксовых остатков, коэффициенты температуропроводности и теплопроводности, а также теплоемкости для различных видов древесных отходов и углей ряда месторождений, данные по которым отсутствуют в справочной и нормативной литературе. Получены: зависимости для расчета термических коэффициентов и теплоемкости твердых топлив, позволяющие более точно учитывать влияние их состава и темпера-, туры; критериальные зависимости Sch=f(Ki) для частиц различной конфигурации при Ле=4000. 18000, а также формулы, позволяющие определять скорость витания частиц различной формы; кинетические характеристики выхода летучих для различных топлив. Определен энергетический потенциал искусственно созданных сообществ сосны обыкновенной в возрастном периоде 10.40 лет, при раздельном учете энергии, депонированной в отдельных фракциях фитомассы. Получены данные по энергетическому потенциалу фракций фитомассы, образующих лесосечные отходы, и запасам энергии в пологе соснового древостоя необходимые для разработки программ их энергетического использования и теоретических основ тушения лесных пожаров. Для повышения точности при составлении энергетических балансов предприятий, прогноза качества биотоплив и динамики его изменения исследованы теплотехнические характеристики различных видов древесных отходов и торфа некоторых месторождений области. Показано, что их гранулирование (или брикетирование) позволяет в 2,7.3,4 раза увеличить теплоту сгорания, повышает в 4.5 раз их транспортабельные характеристики, обеспечивает однородность фракционного состава и значительно упрощает системы механизации и автоматизации всех циклов технологического процесса котлоагрегата. Модернизация угольных и мазутных котельных на сжигание гранул (или брикетов) позволит значительно повысить их экономические и экологические показатели работы. Исследованы запасы и характеристики лигнина в отвалах гидролизных заводов показана возможность и целесообразность его использования в качестве топлива. Результаты, полученные с помощью ПМК, показали, что большинство теплогенерирующих установок, работающих на биотопливе, имеют невысокие комплексные показатели эффективности, необходима разработка новых отечественных низкоэмиссионных схем организации топочного процесса для модернизации существующего оборудования и создания образцов новой техники, отвечающей требованиям сегодняшнего дня, с перспективой их ужесточения в будущем.

3. Проведен анализ методов расчета прогрева сухих и влажных топлив-; ных частиц, а также выхода летучих веществ, установлены области их допустимого применения. Определены значения и время наступления максимального перепада температур между поверхностью и центром частиц для диапазона изменения Bi= 0,5.30, предложены аппроксимирующие зависимости, применимые для широкой гаммы твердых топлив. Получены аналитические зависимости для расчета сушки топливных частиц с учетом трех периодов: сушка в период прогрева частицы до воспламенения летучих, в период видимого горения летучих до воспламенения углеродного материала с поверхности и в процессе его горения. Проведено тестирование методик по экспериментальным данным, полученным на стендовых и промышленных установках, достигнуто удовлетворительное совпадение (±15%) расчетных и опыт-, ных результатов. На основании экспериментальных исследований процесса горения крупных частиц древесины, бурых и каменных углей предложены аппроксимирующие эмпирические выражения для расчета продолжительности стадий прогрева до воспламенения летучих, видимого горения летучих и горения коксового остатка, а также их взаимного наложения во времени,. Обоснована и оттестирована модель горения с перемещением в глубь частицы трех фронтов: испарения влаги, выхода летучих из сухого слоя и горения углеродного материала по окислительно-восстановительным реакциям и взаимодействия в объеме «приведенной пленки» газообразных компонентов. В ходе исследований выявлен процесс терморазрушения (при Ай <40%), который может оказывать значительное влияние на продолжительность выгорания частиц топлива;

4. Расчетный анализ и результаты экспериментов показали возможность терморазрушения частиц натурального топлива d4>4 мм, так как термические напряжения по глубине частиц, связанные с неизотермичностью прогрева по радиусу, достигали значений: радиальные — 1,2 МПа, окружные - 1,6 МПа, эквивалентные - 1,3 МПа. Отмечено наличие двух максимумов эквивалентных термических напряжений: в период интенсивного горения летучих и в момент воспламенения кокса. При уменьшении размера частиц эквивалентные напряжения убывают и для частиц d4<4 мм не следует ожидать их термического разрушения. На основании экспериментального исследования процесса термомеханического разрушения частиц древесины и углей Печорского бассейна предложены аппроксимирующие зависимости для расчета критической скорости. Результаты стендовых исследований и опыт эксплуатации НТВ-котлов ПК-24, БКЗ-420-140-9 и Е-75-40, сжигающих немолотые угли и гидролизный лигнин, подтверждают достоверность полученных результатов. Комплекс выполненных исследований подтвердил перспективность тенденции перехода на сжигание немолотых топлив по НТВ-технологии, а также разработки новых высокоэффективных схем, использующих закрученные потоки, для сжигания полидисперсных крупнофракционных биотоплив.

5. Разработана, исследована и освоена в промышленных условиях НТВ-схема сжигания сильношлакующих углей Печорского бассейна у груб-ленного фракционного состава (#90=55.65%, #2оо=15.25%), позволившая устранить шлакование топки и пароперегревателей, увеличить размольную производительность мельниц, сократить на 34% удельный расход электроэнергии на пылеприготовление и на 8% на дутье, увеличить в 2.3 раза межремонтную кампанию мельниц, уменьшить взрывоопасность системы и выбросы ВВ. Для дальнейшего комплексного повышения экономических и экологических показателей работы котлов БКЗ-220-100 и ПК-10 при обеспечении полной взрывобезопасности для ОС разработаны рекомендации по их модернизации на НТВ-технологию сжигания дробленых углей Печорского бассейна. Реализация данных рекомендаций позволит создать надежные котельные установки с высокими экономическими (г]бр>91.92%) и экологическими показателями: NOx <120 г/ГДж, S02 < 870 г/ГДж (без ввода дополнительных сорбентов для топлив с ОCaO+MgO)d/^> 2), БП<\2 мкг/Ш м3, летучей золы < 70 г/ГДж.

6. Для реализации среднесрочных программ модернизации оборудования ТЭС МГВП «Политехэнерго» (ген. директор Ф.З.Финкер), при участии автора данной работы, разработан малозатратный вариант низкоэмиссионного вихревого сжигания (ВИР — технология) угольной пыли для котлов с угловыми и другими типами горелочных устройств. Реализация данного метода на 14-ти котлоагрегатах в Польше, в том числе четырех ПК-10, сжигающих каменные угли, позволила увеличить цбр на 1.2% и достичь его повышения до 92%; обеспечить бесшлаковочную работу топки и КПН в диапазоне нагрузок (0,6. \,2)DU0M без подсветки резервным топливом; снизить эмиссии: NOx =120. 170 г/ГДж, SO2 до 870 г/ГДж при вводе известняка в СПП с соотношением Ca/S=3,5 (для углей с (CaO+MgO)d/S^< 1); повысить КПД электрофильтров без их модернизации. Исследован и освоен в промышленных уело-., виях метод ИСТ низкоэмиссионного вихревого котла, показано, что НТВ и ВИР технологии (при вводе сорбента вместе с топливом в НВЗ) позволяют почти в три раза повысить эффективность метода ИСТ по сравнению со схеI мой ППФ. Учитывая, что метод ИСТ часто является базовым при разработке и внедрении программ глубокой DeSOx, применение данных технологий позволит значительно снизить затраты на сооружение и эксплуатацию очист-. ных систем без уменьшения их эффективности. Экспериментальные и расчетные исследования, выполненные для углей Печорского бассейна, и опыт реконструкции котлов в Польше позволили разработать технические решения по комплексному повышению эффективности работы котлоагрегатов СТЭЦ-1 с повышением бесшлаковочной мощности до 230 т/ч путем их перевода на низкоэмиссионный вихревой метод сжигания угольной пыли.

7. Для реализации решений Международных экологических конференций (Киото-97 и др.) путем широкого вовлечения в ТЭК региона некондиционных древесных отходов, включая лесосечные после их предварительного измельчения, а также торфа и уменьшения доли привозного высокосернистого мазута разработаны, исследованы и освоены в промышленных условиях:

1) Слое-вихревая схема сжигания кородревесных отходов, обеспечивающая термическую подготовку топлива в предтопке с зажатым слоем, и использующая достоинства вихревых схем: с горизонтальной осью вращения в топочной воронке и вертикальной осью в зоне над предтопком, а также элементы противоточного слоя на фронтовом скате.

2) Факельно-вихревая схема сжигания полифракционных отходов лесопиления с lVtr<65%, которая за счет аэродинамических и конструктивных приемов позволила реализовать эффект рассредоточенного ввода топлива и воздуха.

3) Разработаны технические решения по модернизации котлов, оборудованных шахтными предтопками с наклонными неподвижными решетками, позволяющие оптимизировать распределение топлива по длине решеток, повысить экономические и экологические показатели за счет «активной» аэродинамики в надслоевой области и трехступенчатой схемы сжигания.

4) Разработана технологическая схема сжигания высоковлажных древес-; ных отходов с широким диапазоном изменения фракционного состава, обеспечившая повышение щр на 8. 10%, номинальной производительности (на 30% и более) и значительное снижение эмиссий ВВ за счет оптимизации конструкции предтопка скоростного горения с зажатым слоем и организации, системы вихревых потоков (патент РФ №2220371). Данная схема прошла успешную апробацию на четырех котлах КЕ-10-14.

5) Для модернизации мазутных котлов серии ДЕ и ДКВр на сжигание биотоплив разработан малогабаритный циклонный предтопок (патент РФ №2196273), обеспечивающий ступенчатое сжигание биотоплив на основе сочетания циклонного и слоевого принципов организации топочного процесса.

6) Разработан и прошел промышленную апробацию вариант перевода кот-, 1 лов, сжигающих древесные отходы, в энерготехнологический режим работы, обеспечивающий, с помощью комбинированной газоочистной установки с коаксиальными циклонами, получение углеродного сорбента (2,5>б^>0,4 мм) близкого по свойствам к активированным углям; а также степень очистки продуктов сгорания у/=19,6 .86,6% и концентрацию твердых частиц в удаляемых газах менее 60 мг/нм3; полученный сорбент следует использовать для очистки сточных вод и уходящих газов промышленных предприятий, а мел-! кую фракцию для повышения плодородия почв.

7) Разработаны и внедрены совместно с МГВП «Политехэнерго» две модификации НТВ-технологии для сжигания гидролизного лигнина, одна из которых предусматривает сохранение СПП, а вторая обеспечивает безмельничное сжигание. Исследования модернизированных котлов Е-75-40, показали, что отказ от СПП позволяет в большей степени использовать преимущества НТВ-технологии сжигания и обеспечивает повышение КПД нетто котла на 1,5.2%, при большей надежности установки и полной взрывобезопасно-сти для ОС, а также уменьшение выбросов: NOx - на 40.65%; SOx -20.30%; летучей золы — на 18.20% при снижении её негативного влияния на ОС за счет уменьшения доли фракций с <10 мкм. Разработанная схема безмельничного сжигания лигнина позволяет увеличить мощность котлов Е-75-40 на 15. 20% и обеспечит сжигание торфа, а также отходов лесопиления.

8) Разработаны технические решения по организации ступенчатого сжигания мазута в котлоагрегатах ТГМ-84Б с применением рециркуляции дымовых газов на пониженных нагрузках, позволяющие повысить КПД брутто почти на 2% (при Dm< 0,7Z)HOM), снизить эмиссию NOx на 30%, повысить надежность работы РВП по условиям низкотемпературной сернокислотной коррозии и уменьшить затраты при переводе котлов на сжигание природного газа.

1. Энергия. Экономика. Техника. Экология. Безопасность через партнерство. -М.: Наука, 1996. -№1.- с.2-23.

2. Об основных положениях Энергетической стратегии России на период до 2020 г.- Энергетик, 2000, №11, с.2-6.

3. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: Учеб. Пособие для вузов/ А.И. Абрамов А.И., Д.П. Елизаров, А.Н. Ремезов и др.; Под ред. А.С. Седлова.- М.: Изд-во МЭИ, 2001.- 378 с.

4. Шестаков С.М. Низкотемпературная вихревая технология сжигания дробленого топлива в котлах как метод защиты окружающей среды: Дис. докт. техн. наук: 05.14.16/ СПбГТУ.- СПб., 1999. 435 с.

5. Любов В.К. Изучение особенностей горения крупных частиц натурального топлива с целью повышения эффективности работы вихревых топок ЛПИ: Дис. канд. техн. наук/ЛПИ. Л., 1984. - 251 с.

6. Состояние природной среды Архангельской области в 1993 г. (доклад). Материалы областной конференции по охране природы. — Архангельск, 1995.- 187 с.

7. Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов.- М.: Лесная промышленность, 1987.- 224 с.

8. Хвостов В.Е. Характеристика современного состояния топливно-энергетического комплекса Архангельской области.- Информационный сборник Архгосэнергонадзора. Архангельск, 2000.- с.4-10.

9. Концепция программы энергосбережения Архангельской области на 2000-2005 годы. Архангельск, 2000.- 21 с.

10. Lubov V.K., Diachkov V.A. Metodical aspects of energy audit.// International conference. Forest sector development problems. Extended Abstracts, Petrozavodsk, 1998, c. 26-27.

11. Состояние и охрана окружающей природной среды Архангельской области в 2001 г. Доклад. ЗАО Архангельский печатный двор.- Архангельск, 2002.- 300 с.

12. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Глобальная экодинамика и устойчивое развитие: естественно-научные аспекты и «человеческое измерением/Экология.- 1998.-№3.- с. 163-170.

13. Котлер В.Р. Уголь и его роль в мировой электроэнергетике// Электрические станции.- 1999.- №4.- с. 67-70.

14. Энергетическое топливо СССР (ископаемые угли, горючие сланцы, торф, мазут и горючий природный газ): Справочник/ B.C. Вдовченко, М.И. Мартынова, Н.В. Новицкий и др.-М.: Энергоатомиздат, 1991.-184 с.

15. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, перераб. и доп. Изд-во НПО ЦКТИ, СПб, 1998.- 256 с.

16. Белосельский Б.С., Соляков В.К. Энергетическое топливо. — М.: Энергия, 1980.-168 с.

17. Любов В.К., Дьячков В.А. Определение плавкости золы и шлака твердого топлива: Метод, указ. к выпол. лаб. раб.- Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000.- 16 с.

18. Любов В.К., Финкер Ф.З., Кубышкин И.Б. Повышение эффективности сжигания углей.//Повышение эффективности теплообменных процессови систем: Материалы Ш международной научно-технической конференции. Вологда, ВоГТУ,2002, с.125-131.

19. Любов В.К. Поверочный расчет котельных агрегатов. Учебное пособие.-Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002.- 115 с.

20. Любов В.К., Дьячков В.А., Ильин Е.П. Получение высококачественного топлива из отходов переработки биомассы.// Повышение эффективности энергетических систем и оборудования: Сб. науч. тр. к 70-летию АГТУ. Архангельск: АГТУ, 1999. с. 97-100.

21. Любов B.K., Шестаков С.М., Дульнева Л.Т. и др. Повышение эффективности использования древесных отходов.// Изв. вузов. Лесной журнал. 1986. №4. с. 117-119.

22. Любов В.К., Дьячков В.А., Финкер Ф.З. и др. Исследование теплотехнических характеристик гидролизного лигнина// Изв. вузов. Лесной журнал. 1994. №2. с.135-137.

23. Образцов С.В., Эдельман В.И. Электроэнергетика России в 1998 году. Основные итоги.// Электрические станции.- 1999.- №5.- с. 2-8.

24. Основы практической теории горения: Учебное пособие для вузов./ В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др. Под редакцией В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп.- JL: Энергоатомиздат, 1986.- 312 с.

25. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжиков J1.H. Теплообмен излучением.-М.: Энергоатомиздат, 1991.- 432 с.

26. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). М.: Энергия, 1973.-295 с.

27. Виленский Т.В., Хзмалян Д.М. Динамика горения пылевидного топлива (исследования на электронных вычислительных машинах). — М.: Энергия, 1977.-248 с.

28. Khalil Е.Е., Spalding D.B., Whitelaw J.H. The calculation of local flow properties in two-dimensional furnaces//Jnt.J.Heat Mass Transfer.- 1975.-vol.18.

29. Кнорре Г.Ф. и др. Теория топочных процессов. М. - JL: Энергия, 1966. -491 с.

30. Хитрин JI.H. Физика горения и взрыва. М.: МГУ, 1957. - 442 с.

31. Резняков А.Б. Горение пылеугольного факела. — Алма-Ата: АН КазССР, 1958.- 198 с.

32. Бухман С.В. Горение угольной пыли. Сборник. Прикладная теплофизика. Алма-Ата: АН КазССР, 1964, вып. 1.

33. Померанцев В.В., Шагалова СЛ., Арефьев К.М. Приближенная методика расчета выгорания пылеугольного факела. Теплоэнергетика, 1958, № 11,с. 33-41.

34. Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива.-М.: АН СССР, 1958.-421 с.49.0сновы практической теории горения. Под ред. Померанцева В.В. — Л: Энергия, 1973.-264 с.

35. Браун М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел. — М.: Мир, 1983. -360 с.

36. Справочник по котельным установкам. Топливо, топливоприготовление. Топки и топочные процессы./ Под ред. Неуймина М.И., Добрякова Т.С.-М.: Машиностроение, 1993.-391 с.

37. Роддатис К.Ф., Шахсуваров К.В. О потерях в народном хозяйстве из-за пониженного качества углей для тепловых электростанций.// Электрические станции.- 1985.- №1.- с. 6-10.

38. Кушнаренко В.В., Федчишин В.В., Лукин Б.Н. и др. Исследование взрывов пыли в системе пылеприготовления с прямым вдуванием.// Теплоэнергетика.- 1997.- №4.- с. 46-50.

39. Ольховский Г.Г., Тумановский А.Г., Глебов В.П. и др. Проблемы охраны воздушного бассейна от воздействия тепловых электростанций и их решение.// Изв. АН Энергетика.- 1997.- №5.- с. 5-19.

40. Эпик И.П. Влияние минеральной части сланца на условия работы котлоагрегата.- Таллин: Валгус. 1961.- 250 с.

41. Вдовенко М.И. Минеральная часть энергетических углей.- Алма-Ата: Наука. 1973.-255 с.59.0тс А.А. Процессы в парогенераторах при сжигании сланцев и канско-ачинских углей.- М.: Энергия, 1977.- 312 с.

42. Деринг И.Е. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах." Красноярск: КрПИ, 1973.- 215 с.

43. Роддатис К.Ф., Доброхотов В.И. Изменение теплонапряжений топочной камеры и высоты котла с ростом его производительности.// Теплоэнергетика.- 1981.- №5.- с. 13-19.

44. Дубовский И.Е., Блох А.Г. Уточнение метода расчета теплообмена в топке и выбор тепловых нагрузок экранов котлов большой мощности.// Теплоэнергетика.- 1987.- №1.- с. 22-25.

45. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. — М.: Энергия, 1976.-488 с.

46. Ослопов О.И., Мансуров В.И. и др. Исследование загрязнения топочных экранов при сжигании экибастузского угля. Материалы Всесоюзной конференции. Таллин, 1974, т. 3, с. 110-115.

47. Курмангалиев М.Р., Максимова И.А. Сжигание опытной партии березовского угля на стендовой циклонной установке. — Сборник. Горение твердого топлива (Материалы IV Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1974, т. 2, с. 154- 160.

48. Маршак Ю.Л., Бабий В.И., Павлова Г.И. Определение объема топочной камеры по условиям выгорания топливной пыли. — Сборник. Горение твердого топлива (Материалы IV Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1974, т.З.

49. Доброхотов В.И. Основные направления в развитии котельной техники на ближайшую перспективу. Теплоэнергетика, 1975, № 9, с. 2 - 4.

50. Петросян Р.А. Научно-исследовательские задачи по созданию парогенераторов ТЭС. Теплоэнергетика, 1975, № 9, с. 4 - 9.

51. Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрегатов (Нормативные материалы).- Л.: ЦКТИ, 1971.- 310 с.

52. Лебедев А.Н. Подготовка и размол топлива на электростанциях. М.: Энергия. 1969.- 520 с.

53. Толчинский Е.Н., Киселев В.А., Яковлева B.C. и др. Анализ систем оценки взрывоопасное™ пыли натуральных топлив.// Электрические станции.- 1996.- №7. с. 46-50.

54. Померанцев В.В., Шагалова С.Л., Резник В.А. и др. Самовозгорание и взрывы пыли натуральных топлив. Л.: Энергия, 1978. - 144 с.

55. Опыт эксплуатации пылеприготовительных установок с ШБМ и пром-бункером при газовоздушной сушке топлива с точки зрения взрывобезо-пасности. (Обзор).- М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975.- 35 с.

56. Основные особенности, результаты эксплуатации и перспективы применения разомкнутых систем пылеприготовления с газовой сушкой./ В.В. Митор, Г.А. Бургвиц, П.М. Лузин и др.// Тр. ЦКТИ.- 1971.- вып. III.

57. Индивидуальные разомкнутые системы пылеприготовления котлоагрегатов./ П.М. Лузин, Т.С. Добряков, Г.А. Бургвиц и др.- М.: НИИЭИН-ФОРМЭНЕРГОМАШ, 1979, 3-79-07.

58. Сигал И .Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива.- Л.: Недра, 1988.- 312 с.

59. Внуков А.К. Теплохимические процессы в газовом тракте паровых котлов.- М.: Энергоиздат, 1981.- 296 с.

60. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов.- М.: Энергоатомиз-дат, 1987.- 144 с.

61. Котлер В.Р. Развитие технологий факельного и вихревого сжигания твердого топлива.// Теплоэнергетика.- 1998.- №1.- с. 67-72.

62. Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов И.В. Котлы и топки с кипящим слоем.- М.: Энергоатомиздат, 1995.

63. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник./ А.П. Баскаков, Б.П. Лу-качевский, И.П. Мухленов и др. Под ред. И.П. Мухленова и др.- Л.: Химия, 1986.-352 с.

64. А.с. 483559 СССР МКИ 23с 5/12. Способ работы топки. / В.В. Померанцев, Ю.А. Рундыгин, С.М. Шестаков и др. Заявл. 17.03.73, 1911302124-6: опубл. в БИ, 1975, № 33, М. Кл. 23 С 5/ 24.

65. Рундыгин Ю.А. Низкотемпературное сжигание сланцев.- Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987.- 104 с.

66. Кубышкин И.Б. Разработка и освоение унифицированного топочного устройства для утилизации древесных отходов и гидролизного лигнина: Дис. канд. техн. наук: 05.04.01.- СПбГТУ, 1994.- 180 с.

67. Степаненко С.А. Использование гидролизного лигнина в качестве топлива для парогенераторов на основе применения разомкнутой системы сушки и низкотемпературного вихревого сжигания: Дис. канд. техн. наук: 05.04.01.- Л.: ЛПИ, 1984.- 240 с.

68. Дульнева Л.Т. Освоение и исследование сжигания углей в вихревых топках парогенераторов. Дисс. канд. техн. наук. Л., 1977. -211 с.

69. Шестаков С.М., Дульнева Л.Т., Туморина Н.А., Любов В.К. и др. Реконструкция котла № 11 ТЭЦ-1 Архбумкомбината для сжигания интинского угля в вихре: Отчет ЛПИ. № 8076. - Л., 1976. - 141 с.

70. Серант Ф.А., Шестаков С.М., Померанцев В.В., Поляков В.В. и др. Сжигание немолотых азейских бурых углей в низкотемпературной вихревой топке по схеме ЛПИ-ИТЭЦ-10. Теплоэнергетика, 1983, №7, с. 36 - 41.

71. Лысаков И.И. Исследование теплообмена в топках с низкотемпературным вихревым сжиганием топлив. Дис. кан. тех. наук. — Л., 1979. — 227 с.

72. Шагалова С.Л., Тимошин Ю.А., Резник В.А., Шницер И.Н. Экспериментальное исследование процесса горения пыли АШ в топках мощных паровых котлов. Теплоэнергетика, 1963, № 2.

73. Шагалова С.Л., Гусев Л.Н., Шницер И.Н. Исследование процесса горения АШ в топочной камере котла ТП-90 с прямоточными длиннощеле-выми горелками. Теплоэнергетика, 1964, №8, с. 36 - 41.

74. Говядко Г.М. Некоторые вопросы организации низкотемпературного вихревого сжигания твердых топлив. Дис.кан.тех.наук. — Л., 1973. —242 с.

75. Пугач Л.И., Казанский А.Н. и др. Причины взрывов и загорания топливной пыли в пылепроводах и рекомендации по их защите. М.: Энергия, 1975.- 64 с.

76. Правила взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания топлива в пылевидном состоянии. — М.: Энергия, 1975. — 80 с.

77. Левит Г.Т., Дмитриев С.Е. и др. Организация режима работы топки при сжигании шлакующих топлив. Теплоэнергетика, 1978, № 11, с. 21 - 27.

78. Ослопов О.И. Температура газов на выходе из топочной камеры парогенератора П-57 при сжигании экибастузского угля. Теплоэнергетика, 1967, №5, с. 45 -47.

79. Сигал И.Я. и др. Выброс окислов азота котлами электростанций. — Электрические станции, 1971, № 3, с. 11 15.

80. Бондарев A.M. Исследование влияния подачи и воспламенения пыли кузнецких окисленных углей на теплообмен и горение в топочной камере парогенераторов. Дисс. канд. техн. наук. -Мыски, 1977. 203 с.

81. Шемякин В.Н. Исследование сжигания твердых топлив в заторможенном низкотемпературном кипящем слое. Дисс. канд. техн. наук. -Л., 1978 — 127с.

82. Шершнев А.А. Пневматические топки. Л. - М., 1949. - 68 с.

83. Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. -М. Л.: Энергия, 1966. - 384 с.

84. Рабинович О.М. Котельные агрегаты. М., 1963. - 460 с.

85. Калишевский Л.Л., Кацнельсон Б.Д., Кнорре Г.Ф. и др. Циклонные топки. Л.: Госэнергоиздат, 1958. —216 с.

86. Капельсон Л.М., Кузнецов Н.И. и др. Результаты балансовых испытаний котла ТП-230-6 с вертикальным предтопком при сжигании АШ. Энергомашиностроение, 1964, № 7.

87. Маршак Ю.Л. Излучение топки ВТИ с высоким шлакоулавливанием на кизеловском угле. Теплоэнергетика, 1956, № 2, с. 12 - 20.

88. Голованов Н.В., Ицковкий М.А. и др. Парогенератор с цельносварными газоплотными панелями под наддувом. Энергомашиностроение, 1971, №5, с. 6-9.

89. Ю.Гамер Г.М., Голованов Н.В. и др. Опыт освоения и эксплуатации малогабаритного парогенератора под наддувом с газоплотными панелями. Электрические станции, 1971, № 11, с. 62 65.

90. Ш.Шестаков С.М., Дульнева JI.T., Любов В.К. и др. Исследование и совершенствование конструкции топок котлов ТЭЦ-1 АБК для скоростного и вихревого сжигания топлив: Отчет ЛПИ. № 303602. — Л., 1982. - 127с.

91. Методика испытаний котельных установок ОРГРЭС. М.: Энергия, 1964. -268 с.

92. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1991. - 296 с.

93. Радивоев К.А. Разработка и исследование методов сжигания высокозабал-ластированных топлив в энергетических парогенераторах. Дисс. канд. техн. наук.-Л., 1979.- 191 с.

94. Померанцев В.В., Шестаков С.М. и др. Опыт сжигания рядовых углей Иркутского бассейна без размола в топочном объеме котла ПК-24: Отчет ЛПИ. № Б-789464. - Л., 1979. - 127 с.

95. Рыбалко В.П., Поляков В.В., Померанцев В.В., Шестаков С.М. и др. О модернизации оборудования Иркутской ТЭЦ-10. Электрические станции, 1981, № 10, с. 20-23.

96. Усик Б.В. Особенности интенсивно загруженных двух фазных (газ твердое тело) течений в топках парогенераторов. Дисс. канд. техн. наук. — Л., 1983.-212с.

97. Померанцев В.В., Шестаков С.М. и др. Расчет суммарного теплообмена в топке котла, работающего по схеме низкотемпературного вихревого сжигания немолотого топлива.-Изв. ВУЗов-Энергетика, 1981, №11, с.37-42.

98. Иванова И.П., Бабий В.И. Изучение механизма выгорания угольной частицы. Теплоэнергетика, 1966, № 4, с. 54 - 59.

99. Третьяков В.М. Процессы выделения летучих при нагревании угольной пыли во взвешенном состоянии.- Известия ВТИ, 1948, 6.

100. Бабий В.И., Иванова И.П. Длительность воспламенения и горения частиц пыли различных марок углей. Сборник. Горение твердого топлива (Материалы III Всесоюзной конф.). Новосибирск: Наука, 1969, т.1,с.82-92.

101. Кацнельсон Б.Д., Мароне И .Я. О воспламенении и горении угольной пыли. — Теплоэнергетика, 1961, № 1, с. 30-33.

102. Цуханова О.А., Мирингоф Н.С. Влияние тепловых условий на процесс выделения продуктов полукоксования.-Изв. АН СССР, ОТН, 1949, 8.

103. Струнников М.Ф. Выход летучих из твердого топлива. О скорости выхода летучих из твердого топлива. Сборник. Исследование процессов горения натурального топлива. - М. - Д.: Госэнергоиздат, 1948.

104. Михайлова Е.П. Выход летучих из энергетических углей Казахстана. -Известия АН КазССР 1959, вып. 7.

105. Канторович Б.В., Финаев Ю.А. О горении в воздушном потоке частиц натуральных твердых топлив с большим выходом летучих. Сборник. Всесоюзное совещание по тепло- и массообмену. Минск, 1964.

106. Бухман С.В. Исследование зажигания и горения угольной пыли. Дисс. докт. техн. Наук. Алма-Ата, 1970. - 278 с.

107. Бабий В.И. и др. О длительности горения частиц пыли кузнецких углей марок Д, Г, ГЖ, СС. Теплоэнергетика, 1977, № 1, с. 13-15.

108. Финаев Ю.А. К вопросу о кинетике выхода летучих в процессе горения натурального твердого топлива. — Сб. Горение твердого топлива (Материалы III Всесоюз. конф.) Новосибирск: Наука, 1969, т.1, с. 150- 153.

109. Евсеева С.А., Канторович Б.В. К вопросу о расчете времени горения летучих, выделяющихся из натуральных твердых топлив.-Сборник. Новые методы сжигания топлив и вопросы теории горения. М.: Наука, 1972.

110. Иванов Ю.М. Исследование процесса горения сланца. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кан.тех. наук — М.: 1969.-16 с.

111. Дерман Б.М., Евсеева С.А., Канторович Б.В. О некоторых закономерностях горения одиночных частиц бурого угля. Сборник. Новые методы сжигания топлива и вопросы теории горения. М.: Наука, 1972.

112. Чуханов З.Ф. Разделение процессов прогрева и полукоксования топливных частиц. ДАН СССР, 1950, 72, № 4.

113. Финаев Ю.А., Канторович Б.В. Закономерности, наблюдаемые в процессах горения натурального твердого топлива. Сборник. Тепло- и массо-перенос. Минск: Наука и техника, 1966, т. 4.

114. Howard J., Essenhingh R. Pyrolysis of coal particles in pulverized fuel flames. Industr. and Engng. Chem., Process Design and Developm., 1967, 6, № 1.

115. Репринцева C.M О влиянии скорости нагрева при термическом разложении топлив.-Сб. Тепло- и массоперенос. Минск: Наука и техника, 1966, т.4.

116. Бобров А.И., Рембашевский А.Г. Влияние скорости нагрева на состав продуктов деструкции углей. Кокс и химия, 1968, № 3.

117. Коллеров Д.К. Об основах теории термического разложения материала в кусках. ИФЖ, 1959, 2, № 8.

118. Шустиков В.И., Кекин Н.А. О механизме термохимических превращений углей в зернах различной крупности. Кокс и химия, 1966, № 12.

119. Богданов И.Ф., Мищенко М.Л., Фарберов И.Л. К вопросу о механизме пиролиза крупнозернистого угля при тепловом ударе в процессе горения. Сборник. Вопросы теории горения. Труды Общемосковского семинара по теории горения. М.: Наука, 1970, с. 140 - 152.

120. Грязнов Н.С. и др. Коксование углей в камере микроскопа. — Химия твердого топлива. 1968, № 5.

121. Бабий В.И., Иванова И.П. Некоторые особенности выгорания частиц пыли углей с различной степенью метаморфизма. Сборник. Горение твердого топлива (материалы III Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1969, т. 2, с. 3- 14.

122. Гурджиянц В.М. Исследование влияния летучих веществ на горение твердых топлив. Дисс. канд. техн. наук. — Новосибирск, 1980. — 195 с.

123. Предводителев А.С., Хитрин Л.Н. и др. Горение углерода. М. Л.: АН СССР, 1949,-407 с.

124. Лавров Н.В. Физико-химические основы горения и газификации топлива.-М., 1957.

125. Яворский И.А. Вопросы теории горения ископаемых углей и интенсификация их воспламенения. Новосибирск: СО АН СССР, 1961.148,Оренбах М.С. Изменение макропористой структуры углей в процессе подготовки их к горению. Химия твердого топлива, 1968, № 4.

126. Оренбах М.С., Кузнецов А.П. Изменение пористого строения натуральных углей при выгорании пылевзвеси. Сборник. Горение твердого топлива (Материалы III Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1969, т. 2, с. 108-115.

127. Оренбах М.С. Соотношение между внешним и внутренним горением при температурах до 1000°С. Сборник. Горение твердого топлива (Материалы III Всесоюз. конф.) Новосибирск: Наука, 1969, т. 2, с. 249 - 259.

128. Кузнецов А.П., Оренбах М.С. Формирование кокса в условиях факельного сжигания углей. Сб. Горение твердого топлива (Материалы IV Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1974, т. 1, с. 162 - 174.

129. Оренбах М.С., Кузнецов А.П. Изучение природы механического недожога в топках котельных агрегатов. Сб. Горение твердого топлива (Материалы III Всесоюз. конф.). Новосибирск: Наука, 1969, т.2, с. 181-191.

130. Кузнецов А.П., Оренбах М.С. Формирование и изменение структуры кокса в процессе выгорания пылевзвеси ископаемых углей. Теплоэнергетика, 1975, № 3, с. 23 - 27.

131. Кацнельсон Б.Д. Горение угольной пыли под давлением. — Труды ЦКТИ, кн. 26, М.-Л., 1954.

132. Чайбаока М. Исследование процесса выгорания одиночных угольных частиц. J. Inst. Fuel, 1969, 42, № 337.

133. Дунаев М.Н. и др. Обогащение неклассифицированных углей. М.: Гос. науч.-тех. изд-во по горному делу, 1963, - 184 с.

134. Реакции углерода с газами. М.: ИЛ, 1963.

135. Чуханов З.Ф. Некоторые проблемы топлива и энергетики. М.: АН СССР, 1961.-476 с.

136. Головина Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

137. Вике Е., Вурсбахер Г. Профиль концентрации около поверхности угля, горящего в потоке кислорода. Int. J. Heat a Mass Transfer, V. 4 -5, 1961.

138. Иванова И.П., Бабий В.И. Исследование механизма выгорания частиц антрацитовой пыли. Теплоэнергетика, 1966, № 5, с. 76 - 80.

139. Бабий В.И., Иванова И.П. О температуре угольных частиц при горении. Теплоэнергетика, 1968, № 12, с. 34-37.

140. Кацнельсон Б.Д., Мароне И.Я. Исследование воспламенения и горения мелких частиц твердого топлива. — Сб. Горение твердого топлива (Материалы II Всесоюзной конф.). Новосибирск: Наука, 1969, с.203-212.

141. Бухман С.В., Нурекенов Е. Исследование физико-химического механизма процесса горения углерода методом теплового и материального баланса. — Сборник. Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики. Алма-Ата: АН КазССР, 1965, вып. 2.

142. Глущенко И.М. Термический анализ твердых топлив. М.: Металлургия, 1968.- 192 с.

143. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. - 526 с.

144. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. - 395 с.

145. Корчунов Ю.Н., Букин В.Д., Паршиков Д.И., Сосенский А.И. Исследование термического разложения частиц сосновой древесины. — Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1979, № 2, с. 17—19.

146. Любов В.К., Сосенский А.И., Шестаков С.М. Экспериментальная установка для исследования тепло-и массообмена при прогреве и горении частиц твердого топлива.-Л., 1981.-14с. (Рук. деп. в ИНФОРМЭНЕРГО).

147. Кутателадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического оборудования.- М.-Л.: Энергия, 1966.- 350 с.

148. Кирпичев М.В. Теория подобия.- М.: Изд-во АН СССР, 1953.- 96 с.

149. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- массообмена.- М.: Высшая школа, 1974.- 328 с.

150. Зверев Н.И. Моделирование движения полидисперсной пыли. //Теплоэнергетика.-1957.- №7.- с. 35-38.

151. Померанцев В.В., Лихачева Г.Н., Лысаков И.И. и др. Пути повышения бесшлаковочной производительности котельных агрегатов, сжигающих фрезерный торф.// В кн.: Горение твердого топлива.- Новосибирск: Наука, 1974.- с. 118-122.

152. Померанцев В.В., Шестаков С.М., Поляков В.В. и др. Результаты освоения сжигания немолотого топлива на котле №9 Иркутской ТЭЦ-10.//В сб.: Комплексное использование углей Канско-ачинского бассейна.- Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1986.- с.49-58.

153. Сколяров Я.Н. Обоснование сжигания немолотых углей Иркутского бассейна в вихревой топке и исследование её аэродинамики при промышленном освоении: Дис. канд. техн. наук: ДСП/ЛПИ- Л., 1980.- 259 с.

154. Доброхотов В.И. Основные направления научно-технического прогресса в энергетике, решаемые в рамках Государственной программы России «Экологически чистая энергетика»// Теплотехника, 1993.- №6.- с.39-45.

155. Девяткин Л.М., Самойлова О.М. Использование древесного сырья как источника энергии // Обзоры по информационному обеспечению общесоюзных научно-технических программ. М.: ЦБНТИлесхоз. 1988.- 40 с.

156. Панцхава Е.С., Пожарнов В.А., Зысин Л.В. и др. Преобразование энергии биомассы. Опыт России // Теплоэнергетика. 1996.- №5.- с.33-38.

157. Корбанов Н.П. Обследование и исследование лесных культур.- Л.: ЛТА.-1973.- 76 с.

158. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса.-М.: Наука.- 1961.- 143 с.

159. Мелехов И.С., Корконосова Л.И., Чертовской В.Г. Руководство по изучению типов концентрированных вырубок. Изд. 2-е, доп. и исправл.- М.: Наука, 1965.- 180 с.

160. Маслаков Е.Л. и др. Исследование роста лесных культур.- Л.: ЛенНИ-ИЛХ, 1978.- 70 с.

161. Родин А.Р., Мерзленко М.Д. Методические рекомендации по изучению лесных культур старших возрастов.- М.: ВАСХНИЛ.- 1983.- 36 с.

162. Любов В.К., Опякин Ю.К., Янковский Л.А. Метод обработки и анализа результатов исследования гранулометрического состава измельченного материала с помощью ЭВМ: Информационный листок №238-88/ЦНТИ. Архангельск, 1988.- 4 с.

163. Маненков Л.Н., Захаров В.М., Ладаев Н.М. Установка для сжигания пыли от шлифовальных станков.- Деревообрабатывающая промышленность, 1981, №5, с. 17-18.

164. Цивин М.М., Котцов С.Г. Анализатор для определения гранулометрического состава тонкоизмельченной древесины.- Механическая обработка древесины. 1981, №6.

165. Любов В.К. Определение гранулометрического состава производственной пыли методом ситового воздушно-струйного сортирования. Метод, указ. к выпол. лаб. раб.- Архангельск: РИО АГТУ, 1996.-13 с.

166. Любов В.К., Опякин Ю.К. Испытания твердых топлив. Метод, указ. к выпол. лаб. раб.- Архангельск: РИО АЛТИ, 1988.-24 с.

167. ГОСТ 8606-93 (ИСО 334-92) Топливо твердое минеральное. Определение общей серы. Метод Эшка.- М.: Издательство стандартов, 1993.- 9 с.

168. ГОСТ 147-95 (ИСО 1928-76) Топливо твердое. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.- Введ. 01.01.95.- М., 1995.- 20 с.

169. ГОСТ 2408.1-88 (СТ СЭВ 6040-87) Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода.- Взамен ГОСТ 6389-81; введ. 01.07.89.- М.: Издательство стандартов, 1989.- 22 с.

170. ГОСТ 6382-91 (ИСО 562-81) Топливо твердое минеральное. Метод определения выхода летучих веществ.- М.: Изд-во стандартов, 1991.-6 с.

171. ГОСТ 11022-95 (ИСО 1171-81) Топливо твердое минеральное. Метод определения зольности.- М., 1995.- 6 с.

172. ГОСТ 27314-91 (ИСО 589-81) Топливо твердое минеральное. Методы определения влаги.- М., 1991.- 24 с.

173. ГОСТ 10742-71 Метод отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний. М.: Издательство стандартов, 1971.-16 с.

174. Любов В.К., Дьячков В.А. Определение теплоты сгорания топлива: Методические указания к выполнению лаб.раб.- Архангельск: РИО АГТУ, 1996.- 23 с.

175. Бабич Н.А., Мерзленко М.Д. Биологическая продуктивность лесных культур.- Архангельск: Изд-во АГТУ, 1998.- 89 с.

176. Белосельский Б.С., Вдовиченко B.C. Контроль твердого топлива на электростанциях." М.: Энергоатомиздат, 1987.- 176 с.

177. Мароне И .Я., Маслов В.Е. и др. Использование лигнина в качестве энергетического топлива. Обзор М.: ОНТИЭИМикробиопром, 1979,- 43 с.

178. Надеев В.Ф. Гидролизное производство, 1977, №7, с. 8-10.

179. Сухановский С.И., Ахмина Е.И. и др. Химический состав органической и зольной частей гидролизных лигнинов.- Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1965, №5, с. 15-17.

180. Чудаков М.И. Промышленное использование лигнина.- Лесная промышленность, 1972, №4, с. 12-13.

181. Исследование лигнинных отвалов гидролизных и биохимических заводов: Отчет о НИР/АГТУ. Рук. Любов В.К.- Архангельск, 1994.- 30 с.

182. Сжигание кускового и фрезерного торфа в топках промышленных установок. Минск.: АН БССР, 1952.-168 с.

183. Берлин Г.С. Электронные приборы с механически управляемыми электродами. М.: Энергия, 1971. - 160 с.

184. Берлин Г.С., Розентул С.А. Механотронные преобразователи и их применение. М.: Энергия, 1974. - 240 с.

185. Резняков А.Б, Басина И.П., Бухман С.В. и др. Горение натурального твердого топлива. Алма-Ата: Наука, 1968. — 409 с.

186. Егоров Д.М. Исследование выгорания углерода из высокозольных пористых материалов: Автореф. Дисс. к.т.н. — Таллин, 1972. — 17 с.

187. Евсеева С.А. Исследование процесса горения угольных частиц. Дисс. канд. техн. наук. М., 1974. - 165 е., ил.

188. Агроскин А.А. Физика угля. М.: Недра, 1965. - 352 е., ил.

189. Любов В.К., Шестаков С.М., Дудукалов А.П. Некоторые теплофизиче-ские свойства углей и прогрев частиц топлива. Л., 1982. - 20 с. (Рук. деп. в ИНФОРМЭНЕРГО).

190. Теплотехнический справочник. Под общ. ред. Юренева В.Н., Лебедева П.Д. -М.: Энергия, 1976, т. 2. 896 е., ил.

191. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. — Физ. Мат. литература, 1962. - 456 е., ил.

192. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энер-гоиздат, 1981.-416 е., ил.

193. Хилько B.C. Исследование тепло- и массообмена при прогреве и воспламенении частиц твердого топлива в условиях топочной камеры.: Ав-тореф. Дис. к.т.н. Харьков, 1971. - 15 с.

194. Любов В.К., Шестаков С.М. Характер поведения крупных частиц натурального твердого топлива при различных условиях теплообмена и исследование прогрева угольных частиц. Л., 1982. - 40 с. (Рук. деп. в ИНФОРМЭНЕРГО).

195. Дивин Н.П., Иванов Г.А., Каширина Е.Н. Микрокалориметр, 05 1978, информационный листок №1286-76.

196. Разработка и исследование эффективных методов подготовки и сжигания высоковлажных отходов гидролизной промышленности: Отчет о НИР/АЛТИ. Руководитель Любов В.К.- Архангельск, 1985.- 59 с.

197. Освоение вихревого сжигания низкосортных топлив и отходов микробиологической промышленности: Отчет о НИР ЛПИ-АЛТИ. Л.- Архангельск, 1986.-169 с.

198. Черняк З.Ф. Физические свойства углей и вмещающих пород как объект аппаратурного контроля. М.: Наука, 1985.- 128 с.

199. Lubov V.K., Artuhov S.P., Schestakov S.M. и др. Wyznaczanie ciepla wlas-ciewego weglienergetycznych. Biuletyn instytutu energetyki Warszawa. En-ergetyka, n.5, 1988, p. 17-22.

200. Любов В.К., Шестаков С.М., Артюхов С.П. и др. Некоторые результаты исследования теплоемкости твердых топлив.//Актуальные проблемы комплексного использования лесных ресурсов на Европейском Севере: Сб. научных трудов,- Архангельск, 1989. с. 189-192.

201. Физические величины: Справочник/А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова.- М.: Энер-гоатомиздат, 1991.-232 с.

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

203. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности.- М.: Химия, 1979.- 288 с.

204. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие.- Энергоатомиздат, 1990.- 367 с.

205. Любов В.К., Дьячков В.А. Исследование аэродинамических характеристик топливных частиц: Метод, указ. к вып. лаб. раб.- Архангельск: АГТУ, 1996.- 14 с.

206. Святков С.Н. Пневматический транспорт измельченной древесины.- М.: Лесная промышленность, 1966.- 320 с.

207. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод)/ Под ред. С.И.Мочана.- 3-е изд. Л.: Энергия, 1977.- 256 с.

208. Любов В.К., Шестаков С.М., Захаров В.Ю. и др. Кинетические характеристики выхода летучих из твердых топлив.//Изв. вузов. Лесной журнал. 1987, №2. с. 123-126.

209. Гнатышин Я.М., Сташкив М.Г., Любов В.К. Свойства древесной пыли и особенности её горения//Деревообрабатывающая промышленность. 1988, №12. с. 20-21.

210. Кунтыш В.Б., Пиир А.Э., Любов В.К. и др. Повышение экономичности, эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования// Проблемы энергетики Европейского Севера: Сб. науч. трудов.- Архангельск, 1996,- с.13-23.

211. Шестаков С.М., Синицын Н.Н., Любов В.К., Дудукалов А.П. Анализ напряженного состояния частиц немолотого топлива в топке ЛПИ.- Л., 1987.- 14 с. (Рук. деп. в ЦНИИТЭИТяжмаш, №386/эм-87).

212. Любов В.К. Некоторые результаты исследования процесса горения натурального твердого топлива.- Архангельск, 1985.- 31 с. (Рук. деп. в ИН-ФОРМЭНЕРГО, №1732 эн-Д85).

213. Шестаков С.М., Парамонов А.П., Любов В.К. Исследование воспламенения крупной частицы натурального топлива, поданной в топочную каме-ру//Теплообмен в парогенераторах. Материалы Всесоюзной конференции.- Новосибирск: СО АН СССР, 1988.- с. 3-9.

214. Синицын Н.Н. Использование процесса термо-пневморазрушения частиц для повышения эффективности сжигания дробленого топлива в топке ЛПИ: Дис. канд. техн. наук: 05.04.01/СПбГТУ:- СПб., 1992.- 192 с.

215. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. -599с.

216. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. — Новосибирск: Наука, 1970.-660 с.

217. Гидродинамика и теория горения потока топлива/Под общ. ред. Б.В. Канторовича.- М.: Металлургия, 1971.- 486 с.

218. Жучков П.А. Тепловые процессы в ЦБП. М.: Лесная промышленность, 1978.-398 с.

219. Канторович Б.В., Делягин Г.Н. Сжигание высокообводненного топлива в виде водоугольных суспензий. М.: Наука, 1967. - 192 с.

220. Любов В.К. Исследование тепло-и массообмена при прогреве и горении крупных частиц натурального твердого топлива//В сб.: Основные этапы и направления развития энергетики Архангельской области,- Архангельск, 1982.- с.31-32.

221. Любов В.К., Шестаков С.М. Расчет процесса сушки топливных частиц//В сборнике тезисов докладов семинара: Пути совершенствования очистки вентиляционных выбросов предприятий в целях охраны окружающей среды.- Пенза: ИСИ, 1984, с. 21-23.

222. Любов В.К., Дульнева Л.Т., Финкер Ф.З. и др. Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов и гидролизного лигнина//В сборнике тезисов докладов Всесоюзной конференции «М.В. Ломоносов и Север».- Архангельск, 1986, с. 403-405.

223. Померанцев В.В., Шестаков С.М., Любов В.К. и др. Опыт реконструкции котлов БКЗ на низкотемпературный способ сжигания твердых топлив//В сб.: Повышение эффективности ремонта и модернизации энергетического оборудования.- М., 1981, чЛ, с. 67-68.

224. Воронков В.В., Любов В.К., Шестаков С.М. и др. Методика расчета теплообмена в топке при низкотемпературном вихревом сжигании немолотого топлива//В сб.: Оборудование ГРЭС и передача электроэнергии КАТЭКа.- Красноярск, 1983, с. 45-47.

225. Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов/Под ред. Э.Х. Вербовецкого и Н.Г. Жмерика ВТИ-НПО ЦКТИ.- СПб.: НПО ЦКТИ, 1996.- 270 с.

226. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. — 381 с.

227. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии: Учеб. пособие для химико-технологических вузов.- М.: Высшая школа, 1978.- 319 с.

228. Иванова И.П., Бабий В.И. Изучение механизма выгорания частиц наза-ровского угля. Сборник. Горение твердого топлива (Материалы II Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука, 1969.-е. 140— 149.

229. Финаев Ю.А. Особенности горения натуральных твердых топлив с большим выходом летучих. — Сборник. Горение твердого топлива (Труды II Всесоюзной конференции). Новосибирск: Наука 1969, с. 234 239.

230. Кочережко А.Н. О некоторых особенностях горения твердых натуральных топлив. Сб. Физика горения. Киев: Наукова думка, 1966. — с.30 -36.

231. Сборник задач по теории горения. Под ред. Померанцева В.В. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 152 с.

232. Sherman J. Reaction rates of nonisothermal processes. Industrial and Engineering Chemistry. 1936, vol. 28, № 9, p. 1026- 1031.

233. Янке E., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. -344 с.

234. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. 2-е изд.- М.: Наука, 1967.- 491 с.

235. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.:Наука, 1979 - 560с.

236. Ван- Кревелен Д.В., Шуер Ж. Наука об угле. М.: ГНТИ литературы по горному делу, 1960. - 303 с.

237. Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов. М.: Металлургия, 1972.-256 с.

238. Новицкий Н.В. Исследование теплотехнических и физико-химических свойств углей новых перспективных месторождений Кузбасса. Дисс. канд. техн. наук. -М., 1976. 160 е.

239. Климов И.И. Теоретические основы и методы расчета ПМ для размола углей. Дисс. канд. техн. наук. — Л., 1937. 153 с.

240. Гастев В.А. Краткий курс сопротивления материалов. -М.: Наука, 1977. -456 с.

241. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. — М.: Наука, 1974. — 560 с.

242. Любов В.К., Шестаков С.М., Любова О.А. О возможности терморазрушения топливных частиц.- Архангельск, 1984.- 17 с. (Рук. деп. в ИН-ФОРМЭНЕРГО, №1419 эн-Д84).

243. Любов В.К., Дьячков В.А. Экспериментальная установка для изучения процессов термо-пневморазрушения топливных частиц//Труды лесоин-женерного ф-та Петр.ГУ. Выпуск 2.- Петрозаводск: Изд-во Петр.ГУ, 1999, с. 39-40.

244. Котлер В.Р., Беликов С.Е. Промышленно-отопительные котельные: сжигание топлив и защита атмосферы.- СПб.: Энерготех, 2001.- 272 с.

245. Померанцев В.В., Шестаков С.М., Гусаковский Е.Б., Любов В.К. и др. Исследование и совершенствование конструкции топок котлов ТЭЦ АБК для скоростного и вихревого сжигания топлив: Отчет ЛПИ АЛТИ. - № 3306.-Л.-Архангельск, 1978.- 156 с.

246. Теория и техника теплофизического эксперимента: Учеб. пособие для вузов/Ю.Ф. Гортышов, Ф.Н. Дресвянников и др. Под ред. В.К. Щукина.-М.: Энергоатомиздат, 1985.- 360 с.

247. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов/В.И. Крутов, И.М. Глушко, В.В. Павлов и др. Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова.- М.: Высш. школа, 1989.- 400 с.

248. Проведение и обработка экспериментов в теплоэнергетике/Э.К. Араке-лян, Г.П. Киселев, А.В. Андрюшин и др. Под ред. Э.К. Аракеляна.- М.: МЭИ, 1984.-64 с.

249. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.- 2-е изд. перераб. и доп.- JL: Энергоатомиздат, 1991.- 304 с.

250. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования." JL: Энергоатомиздат, 1987.- 264 с.

251. Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента: Учеб. пособие.- М.: Наука, 1987.- 320 с.

252. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. школа, 1988.-239 с.

253. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий.-М.: Энергоатомиздат, 1988.- 528 с.

254. Пеккер Я.Л. Технические расчеты по приведенным характеристикам.-М.: Энергия, 1977.- 150 с.

255. Программа «Boiler» DIN1942 (руководство пользователя)/Центр энергетики Европейского сообщества.- СПб. «Tacis», 1995.- 43 с.

256. Выработка и распределение пара (учебный курс)/Центр энергетики Европейского Союза по Северо-Западу России.- СПб. «Tacis», 1997,- 68 с.

257. Любов В.К., Дьячков В.А. Резервы энергосбережения в малой энергетике// Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на пром-предприятиях и ТЭС: Межвузовский сборник научных трудов/ СПб ГТУ РП. СПб., 2002, с. 138-147.

258. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. М.: ПИО ОБТ, 1996. - 215 с.

259. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 288 с.

260. Методические указания по проведению эксплуатационных испытаний котельных установок для оценки качества ремонта: РД153-34.1-26303-98 /СПО ОРГРЭС.- М., 2000.- 36 с.

261. Любов В.К., Шмаков В.И., Опякин Ю.К., Дьячков В.А. Повышение оперативности обработки результатов теплотехнического анализа// Проблемы экологии на Европейском Севере: Сбор. науч. тр.- Архангельск.-1991.- с.37-38.

262. Любов В.К., Шмаков В.И., Грошев А.С., Дьячков В.А. Программа обработки результатов теплотехнического анализа топлив//Информационный листок о науч.-техн. достиж./ЦНТИ- Архангельск, 1991.- №542-91.

263. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч.- М.: Гидро-метеоиздат, 1986.- 24 с.

264. РД 34.02.305-90 Методика определения валовых и удельных выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций.-Введ. с 01.11.91.-М., 1991.-28 с.

265. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т/ч или менее 20 Гкал/ч.- М.: ГК РФ по охране ОС, 1999.-41 с.

266. Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1992.- 176 с.

267. Расчет паровых котлов в примерах и задачах: Учеб. пособие для ву-зов/А.Н. Безгрешное, Ю.М. Липов, Б.М. Шлейфер.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 240 с.

268. Кропп Л.И., Шмиголь И.Н. Повышение эффективности работы электрофильтров при улавливании золы экибастузского угля.- Электрические станции, 1977, №6, с. 37-39.

269. Гаврилов А.Ф., Малкин Б.М. Загрязнение и очистка поверхностей нагрева котельных установок.- М.: Энергия, 1980.- 328 с.

270. Петросян Р.А., Сергеева Н.Д., Надыров И.И. Наружная коррозия поверхностей нагрева.- В кн.: Котельные и турбинные установки энергетических блоков/Под ред. В.Е. Дорощука и др.- М.: Энергия, 1971, с.134-146.

271. Kant R. External deterioration of Boiler Heating Surface Mechanisms and Types of fire side corrosion and deposits on heating surface of steam generators. Indian Journal of Power and River Valley Development. July 1966, vol.16, №7, p.34-43.

272. Кузнецов H.B. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов. М.; JL: Госэнергоиздат, 1958.

273. Организация вибрационного обслуживания оборудования электростанций. РДИ 34-38-057-90.- М.- 42 с.

274. Любов В.К. Вибрация энергомеханического оборудования и её диагностика.- Архангельск: 2001.- 106 с.

275. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие. Под ред. Н.В. Григорьева.- Л.: Машиностроение, 1974.- 464 с.

276. Повышение эффективности сжигания неликвидных древесных отходов в топке котла ст.№4 ТЭЦ-1 АЦБК: Отчет о НИР/АЛТИ; Шифр темы №865, Руководитель В.К. Любов.- Архангельск, 1989.- 139 с.

277. Повышение эффективности сжигания древесных отходов в топке котла ст.№3 ТЭС-1 АЦБК: Отчет о НИР/АЛТИ; Шифр темы №616, Руководитель В.К. Любов.- Архангельск, 1990.- 97 с.

278. Любов В.К., Дьячков В.А. Модернизация утилизационного котлоагрегата, оборудованного предтопком системы Померанцева//Проблемы экологии на Европейском Севере:Сб. науч. тр.-Архангельск, 1991.-е. 123-125.

279. Обуховский В.Э., Домничев А.А., Кацнельсон Б.Д., Любов В.К. и др. Исследование работы циклонной топки для сжигания серы//Изв. вузов. Лесной журнал. 1990. №6. с. 126-128.

280. Циклонный предтопок. Патент на изобретение №2196273 РФ по заявке №2001114059, приор, от 22.05.2001 (АГТУ, авт. изобрет. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г.).

281. Сабуров Э.Н., Карпов С.В. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве/ Под ред Сабурова Э.Н.-М.: Экология, 1993.- 368 с.

282. Сабуров Э.Н. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом.- Архангельск: Сев.-Зап. кн. Изд-во, 1995.- 341 с.

283. Сабуров Э.Н., Карпов С.В., Осташев С.И. Теплообмен и аэродинамика закрученного потока в циклонных устройствах.- Л.: ЛГУ, 1989.- 276 с.

284. Рубан В.А., Цикарев Д.А. Горение и газификация низкосортного твердого топлива.- М.: Недра, 1993.- 157 с.

285. Кубин М. Сжигание твердого топлива в кипящем слое: Пер. с чешск./Под ред. В.Р. Котлера М.: Энергоатомиздат, 1991.- 144 с.

286. Экономика использования вторичных древесных ресурсов/Сприцын С.М., Сапожникова Т.А., Литвиненко С.А., Малышкина В.К.- М.: Лесная промышленность, 1990.-240 с.

287. Sprawozdanie. Wykonanie pomiarow skutecznosci odsiarczania oraz skutec-znosci odpylania elektrofiltru kotla OP-215 nr.4. Energopomiar, Nr. ewidencyjny 28/96, Gliwice, luty, 1996.

288. Sprawozdanie z pomiarow poremontowych kotla OP-215 nr.5 w ZA Pulawy. -Energopomiar, Nr. ewidencyjny 193/94, Gliwice, sierpien, 1994.

289. Sprawozdanie z pomiarow cieplnych kotla OP-215 nr.3 w EC ZA Pulawy. -Energopomiar, Nr. ewidencyjny 188/96, Gliwice, wrzesien, 1996.

290. Sprawozdanie z pomiarow emisji zanieczyszczen gazowych kotla nr.4 po wykonaniu remontu z zastosowaniem technologii niskotemperaturowego wi-rowego spalania w Elektrowni Jaworno II.- Energopomiar, Nr. ewidencyjny 88/96, Gliwice, maj, 1996.

291. Воробьев A.C., Любов B.K., Сабуров Э.Н. Пути снижения выбросов диоксида серы энергоустановками//Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: Сб. науч. тр. Вып. VIII.-Архангельск: АГТУ, 2002.- с. 29-36.

292. Любов В.К., Опякин Ю.К. Исследование нагрева образца в камерной печи с постоянной температурой: Методические указания к выполнению лабораторных работ. Архангельск: РИО АЛТИ, 1987.- 24 с.4 Si

293. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г. Циклонный предтопок для сжигания древесных отходов//Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов: Материалы II междунар. науч.-техн. конф. Вологда: ВоГТУ, 2003.- с. 76-80.

294. Топочное устройство для сжигания древесных отходов. Патент на изобретение №2220371 РФ по заявке №2002101162, приор, от 08.01.2002 (авт. изобрет. Любов В.К.).

295. Любов В.К, Любова С.В. Некоторые вопросы энергетического менедж-мента//Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики: Материалы Всероссийской науч.-техн. конф.- Вологда: ВоГТУ, 200V.- с. 108-111.

296. Сабуров Э.Н., Горохов С.Г., Любов В.К. Аэродинамика циклонного двухкамерного предтопка для сжигания древесных отходов// Изв. вузов. Лесн. журн.- 2004. №3.- с.135-143.

297. Горохов С.Г., Сабуров Э.Н., Любов В.К. Циклонный предтопок для сжигания древесных отходов// Изв. вузов. Лесн. журн.- 2004. №4.- с. 135-142.

298. Список основных условных сокращений и обозначений:

299. АРХАНГЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ1. УНИВЕРСИТЕТ1. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯпо диссертации ЛЮБОВА Виктора Константиновича

300. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

301. КОМПЛЕКСА ПУТЕМ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ

302. ТОПЛИВ И ВОВЛЕЧЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ОТХОДОВ

303. ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ И МЕСТНОГО ТОПЛИВА»,представленной на соискание ученой степени доктора технических наук

304. Специальность 05.14.04 " Промышленная теплоэнергетика "1. Архангельск 2004