автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Технологические основы газификации угля в барботируемом расплаве шлака для экологически чистой и безотходной ТЭС

На правах рукописи

Г>г£ од

Шафорост Дмитрий Анатольевич •>

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ В БАРБОГИРУЕМОМ РАСПЛАВЕ ШЛАКА ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ И БЕЗОТХОДНОЙ ГЭС

Специальность 05.14.14 - Тепловые электрические станции

(тепловая часть)

АВТОРЕФЕРАТ диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Новочеркасск - 2000 г

Работа выполнена на кафедре «Тепловые электрические станции» ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мадоян A.A. Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Назарчук А.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лукашов Ю.М. кандидат технических наук, доцент Луконин В.А.

Ведущая организация: ОАО "Несветай ГРЭС"

Защита диссертации состоится " 4 " июля 2000 г. в ауд. 107 гл.к. в 10 час. на заседании диссертационного совета К.063.30.12 Южно-Российского государственного технического университета ( Новочеркасского политехнического института).

Отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 346400, г.Новочеркасск, ул. Просвещения,132, Ученый Совет ЮРГТУ (НПИ) С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЮРГТУ (НПИ).

Автореферат разослан " 27 " мая 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К.063.30.12

К Т.Н. ТТГ>ТГ£Н'Г

/ЖГ'/!

Н.Н.Еф

^ з <?/, а4г - ojj о

AttO П

/

! ,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время развитие промышленности и сельского хозяйства приводит к постепенному ухудшению экологической обстановки. Сжигание топлива ухудшенного качества на тепловых электростанциях, работающих по традиционным технологиям, увеличивает негативное воздействие энергопредприятий на окружающую среду. В связи с этим основной проблемой использования энергетических углей на пороге XXI века становится освоение новых нетрадиционных экологически чистых и безотходных технологии производства электрической и тепловой энергии.

Предлагаемая новая технология газификации угля в аэрошлаковом расплаве является безотходной и экологически чистой. В то же время она пока еще мало изучена, математические модели для нее достаточно не разработаны, не определены кинетические характеристики процессов, не изучены особенности гидродинамики и теплообмена в ванне шлакового расплава. Решению проблемы создания таких моделей и соответствующих расчетных методов посвящена настоящая диссертационная работа.

Целью диссертациопиой работы является создание технологических основ газификации угля в барботируемом расплаве шлака н определение оптимальных параметров ведения процесса для экологически чистой и безотходной ТЭС.

Конкретные задачи исследований, решаемые в работе:

- разработать балансовую модель процесса газификации топлива, на основе которой дать методику инженерных расчетов опытно-промышленных установок (ОПУ) для газификации угля (на примере Донецкого АП1) в расплаве шлака;

- исследовать кинетические особенности процесса газификации углерода в барботируемом расплаве шлака на основе дифференциальной модели процесса;

- выявить влияние режимных и других факторов (влияние количественного и качественного соотношения подаваемых компонентов: топлива, известняка, кислорода, пара л воздуха) на технологический процесс газификации низкосортных топлив в аэрешдаковои расплаве;

- разработать технические предложения и рекомендации по организации режимов газификации угля на ОПУ для экологически чистой ТЭС.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые разработана трехстадийная балансовая модель процесса газификации угля в барботируемом расплаве шлака;

- разработана и исследована новая кинетическая модель процесса газификации угля в расплаве, которая обосновывает возможность использования балансовых моделей для инженерных расчетов технологической установки газификации угля в расплаве, определены условия равновесия газофазной среды на выходе из расплава;

- впервые в качестве режимных характеристик моделей газификации в шла: ковом расплаве введены соотношения коэффициентов подачи кислорода и водяного пара, что позволяет существенно расширить возможности аналитического

. исследования режимов газификации различных видов твердого топлива.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанная методика расчета позволяет определять основные технологические показатели процесса газификации угля для проектируемых и эксплуатируемых установок газификации и сжигания топлива в аэрошлаковом расплаве, может быть использована также при расчете принципиальных тепловых схем ТЭС с внутри-цикловой газификацией угля.

Расчетные технологические показатели процесса газификации угля, полученные в работе, использованы ОАО «НИИ экологических проблем энергетики» (г. Ростов-на-Доку) при проектировании и создании котельного агрегата и установки для газификации и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве на Несветай-

Достоверность и обоснованность результатов раьоты Оазируетстпа-яспояь— зовании фундаментальных положений теории газификации и горения твердых топлив, согласовании полученных расчетных результатов с имеющимися результатами независимых опытно-промышленных испытаний на Новолипецком металлургическом комбинате и Рязанском опытно-экспериментальном машшго-

строительном заводе, а также на согласовании полученных диссертантом результатов с опубликованными расчетными и экспериментальными данными других работ.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке основных разделов балансовой и кинетической математических моделей газификации угля;

- разработке комплекса программ, реализующих данные модели на ЭВМ, для расчетно-анхиггического исследования процесса газификации;

- анализе и оценке результатов собственник теоретических исследований и независимых промышленных испытаний, на основании которых сделаны выводы и рекомендации для практического использования на ТЭС;

- построении номограмм для выбора областей рациональных режимов работы агрегата с барботируемым шлаковым расплавом.

Апробация работы. Основные результаты научных исследований докладывались на региональной научно-технической конференции "Экологически чистая энергетика" (г. Новочеркасск, 1994 г.), всероссийской научно-техиическои конференции "Подготовка кадров и экологические проблемы энергетики" (г. Екатеринбург, 1997 г.), юбилейной научно-технической конференции студентов и аспирантов НГТУ (г. Новочеркасск, 1997 г.), на 2-ом Международном симпозиуме по энергетике, окружающей среде и экономике (г. Казань, 1998 г.), научно-технической конференции преподавателей кафедр ТЭС и ТОТ (г. Новочеркасск, 1998 г.), научно-техническом совете НИИЭПЭ (г. Ростов-на-Дону, 1998 г.) и заседаниях кафедры ТЭС НГТУ (г. Новочеркасск, 1998-1999 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы имеется 5 публикаций, перечень которых приведен в общем списке использованных источников.

Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, пять глав, заключение, список использованных источников, состоящий из 97 наименований, приложения с текстами программ, реализованных на ЭВМ и актом внедрения, содержит 196 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель диссертационной работы и перечислены решаемые задачи.

В первой главе описаны тенденции развития ресурсной базы энергетики и проблемы энергетического использования твердых топлив, рассмотрены суще' ствующие способы сжигания и газификации твердого топлива на тепловых электростанциях, проведен обзор и анализ научных разработок и исследований по газификации углей в барботпруемсм шлаковом расплаве.

Действующие угольные ТЭС, даже оснащенные дорогостоящими очистными сооружениями, сильно загрязняют окружающую среду твердыми, жидкими и газообразными отходами. Основная причина этого - применяемые в энергетике несовершенные технологии сжигания топлива, при использовании которых накопление вредных выбросов происходит быстрее, чем способность окружающей среды нейтрализовать их.

— Традиционные технологии сжигания твердого топлива с точки зрения эколо-гичности и ресурсосбережения обладают следующими существенными недостатками: потребностью предварительного обогащения углей с выделением дополнительных инвестиций в угледобывающую отрасль; необходимостью установки дорогостоящих и громоздких систем топливопылеприготовления и пыле: подачи; обязательностью устройства мест захоронения твердых, илистых и жидких выбросов, т.е. организации системы золошдакоудатсния и строительства зо-лошлакоотвалов; потребностью строительства дорогостоящих систем очистки газов от пыли, оксидов серы и азота.

Четко проявляющийся дефицит ппергорссурсоВТгриЕодт-к-еущес-твеннаму__

снижению использования в энергетике нефти и газа. В этой связи переработка твердого топлива в газообразный энергоноситель на безотходных ТЭС уже сегодня приобретает решающее значение.

Большинство способов газификации твердого топлива, развиваемых как в Раса;;:, так и за рубезхом, имеет ряд существенных недостатков ппи крупномасштабном энергетическом использовании. Кроме того, они не позволяют ком-

плексно решать вопросы ресурсосбережения, в том числе и при строительстве новых ТЭС па твердом топливе.

Более перспективной в этом плане является разработанная НИИ экологических проблем энергетики совместно с соисполнителями технология сжигания и газификации угля в аэрошлаковом расплаве, барботируемом парокислородовоз-душным дутьем. Технология позволяет перерабатывать как уголь шахтной добычи без его предварительной топливоподготовки, так и отходы предприятий углеобогащения. Следует отметить, что данная технология является малоизученной, поэтому необходимо развитие новых методов расчета ее технологических показателей. Математические модели для нее не апробированы, не определены кинетические характеристики процесса.

В связи с этим в главе сформулированы конкретные задачи исследований. Они сводятся к разработке балансовой математической модели процесса газификации угля в расплаве шлака, на основе которой предлагается методика расчета ОПУ, реализующей данную технологию; исследованию кинетических особенностей процесса на базе дифференциальной модели; выявлению влияния режимных факторов на технологический процесс и разработке технических предложений и рекомендаций по организации режимов ОПУ.

Во второй главе изложены основные принципы построения балансовой модели газификации угля в объеме шлаковой ванны, проведены расчетно-теоретические исследования зависимости состава газов и основных энергетических показателей процесса от различных режимных факторов.

При подаче угля а барботаруемый шлаковый расплав происходят сложные процессы тепломассообмена, сопровождаемые термохимическими превращениями с участием конденсированной и газовой фаз. Вместе с тем ряд задач можно решить исходя из достаточно простых равновесных моделей. Это объясняется интенсивными массообменными процессами, протекающими в барботируемой ванне, и высокими скоростями химических реакций при температурах расплава ( -1500: !600°С). Высокая однородность концентрационных и температурных

полей в надфурменной зоне дает возможность при описании процессов представить агрегат в виде реактора идеального перемешивания.

В качестве определяющего параметра принимается расход угля на установку', поэтому расходы основных компонентов (кислорода, воздуха, водяного пара и продуктов газификации) отнесены к 1 кг рабочей массы топлива, что позволяет достичь известного обобщения результатов.

Варьируемыми, параметрами являются коэффициенты подачи кислорода а и водяного пара р в расплав, которые представляют собой отношение количества окислителя, подведенного для взаимодействия с углеродом топлива, к количеству окислителя, теоретически необходимому (из стехиометрнческих соотношений) для полного сгорания углерода (до С02 и Н20 соответственно), а также степень обогащения дутья кислородом X, которая определяется как отношение объема подаваемого кислорода к общему объему кислородовоздушного дутья

Гк+Уу

где \гк и - объемы технологического кислорода и воздуха, подаваемые в расплав, м7кг.

Большое внимание в работе уделено изучению процесса при различных режимах газификации топлива: 1) стехиометрическая газификация углерода (водяной пар и кислород подаются в стехиометрическом соотношении а+р=0,5, т.е., к топливу подводятся окислители в количестве, обеспечивающем окисление всего углерода до СО; 2) газификация с выносом непрореагировавшего в объеме рас-—плава-углеоода-на-довыкшость ванны (когда окислители подаются в реакцион-

ный объем в количестве меньшем, чем необходимо для стехиометрической газификации углерода, т.е., <х+р < 0,5; 3) газификация в промежуточном режиме (окислители подаются в расплав в количестве большем, чем требуется для стехиометрической газификации, но меньшем, чем нужно для стехиометрического сгорания топлива, т.е., 0,5 < а+-3 < 1).

При этом определяющими являются реакции углерода с кислородом и водяным паром, а также реакция водяного газа:

С + 0,502 = СО+ 117300 ДЖ/молъ С (1)

С + Н20 = СО + Н2- 134500 Дж/молъ С (2)

СО г Н20 = СО2 + Н2 I 2 7700Дж/моль СО (3)

На основе данных уравнений составлены суммарные уравнения, которые имеют вид:

- для режима стехиометрической газификации углерода

С + а-02 + (1 - 2 а) Н20 = СО + (1 - 2 -а) -Н2 + 504000 а - 134500 кДж (4);

- для режима с выносом непрореагировавшего углерода

С + аЮ2 + 2[1Н20 = 2/«+/й СО + [1-2 <а+/])]■€ + 2ф-Н2 +

234600-(а-1,145 р) кДж (5);

- для промежуточного режима газификации

С +а<Э2 + 2-р-ЩО ~ (2 + Ат-2-а- 2Р) -СО + + (2-р- Ат)-Н2 +

(2 а + 2-р- От - 1)С02 + Ат-Н.О + 559000-а + 55400(3-

27700-Ат - 162200 кДж (6),

где Ат - доля водяного пара в дутье, не вступающая в реакции в объеме расплава и выходящая с продуктами газификации из расплава.

На основании приведенных уравнений при расчете каждого режима определяются объемы кислорода, воздуха и водяного пара в дутье, объемы продуктов газификации топлива, вычисляются теплота сгорания и энтальпия продуктов газификации, тепловыделение в расплаве и КПД газификации.

На основании представленной модели проведены расчетно-аналитическне исследования процесса газификации угля в шлаковом расплаве. Результаты расчетов показывают, что увеличение подачи кислорода в расплав приводит к снижению содержания СО и Н2 в продуктах газификации, и, соответственно, к уменьшению теплоты сгорания генераторного газа и КПД газификации. Увеличение подачи водяного пара в расплав приводит к снижению содержания СО и повышению содержания Нг в продуктах газификации. Теплота сгорания образующе-

гося газа снижается, а КПД газификации остается практически постоянным. Увеличение степени обогащения дутья кислородом приводит к повышению содержания СО и Н2 в уходящих газах, возрастанию теплоты сгорания газов и практически не влияет на КПД газификации.

В третьей главе изложены основные принципы построения и приведено описание трехстадийной балансовой модели процесса газификации угля с добавками известняка для камеры-газификатора в целом. При разработке математической модели были сделаны следующие допущения: физико-химические процессы протекают в барботируемой ванне, рассматриваемой как реактор идеального перемешивания; весь кислород, подаваемый на нижние фурмы, расходуется на взаимодействие с углеродом с образованием СО и С02. Химический состав выделяющегося из шлаковой ванны газа соответствует равновесному, рассчитываемому по реакции СО+Н2О = С02+Н2 для заданной температуры; химический состав газов после дожигания над расплавом соответствует равновесному при температуре на выходе из камеры-газификатора.

11ри этом газификация угля рассматривается как процесс, протекающий в три стадии (рис.1). На первом стадии происходит термическая деструкция загружаемых компонентов, выделение влаги топлива и летучих, плавление минеральной части топлива. При составлении модели учитывалось, что на этой стадии летучие компоненты топлива С^,, Нг> и Ог вступают между собой в реакции взаимодействия:

С,+ 2Н2 = СН4 {7)

_____Н2 + .V = НЛ__' (8)

С -4 02 = С02, (9)

причем Нг, и Ог полностью расходуются в данных реакциях. Таким образом, вместо величины Сг в модели используется величина С;,, то есть учитывается выход летучего углерода в зоне деструкции, при этом в зону реагирования поступает нелетучий углерод.

Рис. 1. Трехстадийная модель газификации угля в расплаве шлака

В модели учитывается также подача известняка в расплав с рабочей влажностью \У„М %, содержащим балластные примеси Аизв % и карбонат кальция СаС03 (100- \Утв - Ли,„) %.

На второй стадии происходит газификация углерода в барботируемом расплаве шлака. В зону барбогажа (в расчете на I кг рабочей массы угля) поступает т" кг диспергированного углерода. Через фурмы в расплав подается в общем случае парокислородовоздушное дутье: воздух в количестве Уу м3, кислород

м3 и водяной пар массой й„ кг. Из зоны барботажа отводится тшл кг жидкого шлака, тмеТ кг жидкого полиметалла, а также газообразные продукты газификации. Основные уравнения для этой стадии (1)-(6) приведены нас. 9.

На третьей стадии происходит реагирование между собой продуктов первой и второй стадий. В объем над расплавом поступают продукты первой:^ ,\СИ4 Ущ ,УН2о и УС02и второй стадий: УС02 Ущ УН20. В газовую среду над расплавом через верхние фурмы также подается дутье: воздух в количестве м3, кислород м3 и водяной пар (1п кг. В том случае, если на второй стадии процесс газификации осуществляется с недостатком окислителей (а+р<0,5), то непрореагировавший в расплаве углерод массой тскг дожигается на поверхности расплава.

Основные химические реакции, протекающие на этой стадии, имеют вид: С + 0,5-0з = СО + /17300 Дж/моль С . (10)

а-СО + 0,5-а-02 = а-С02 + а-279400Дяс/молъ СО (11)

Ь-СО лЬН20 = ЬС02 + Ь-Н2- 27700 Дж/моль СО (12) Если просуммировать уравнения реакций (10)-(12), то получим С + 0,5 {1+а)-02 +" ЬН20 = (1-а-Ъ)СО + ЬН2 + (а+Ъ) С02 + 117300 + а-279400 + Ь-27700Дж (13)

Здесь а - доля СО, вступающая в реакцию (11), Ь - доля СО, вступающая в реакцию (12).

Значительный интерес представляет изучение следующих режимов: 1) режим с неполной подачей окислителей в расплав и выносом непрореагировавшего углерода на поверхность расплава, где; он доокиеляется дутьем, подаваемым через верхние фурмы (уравнения (10)-(12)); 2) режим, при котором углерод полностью -реагирует^р-ряепдаяр и полается лутье через верхние фурмы для частичного сжигания СО (в этом случае процесс реагирования на третьей стадии описывается уравнениями (11) и (12)); 3) режим, при котором углерод полностью реагирует в расплаве, а дутье через верхние фурмы не подается (процесс реагирования описывается уравнением (12)).

На основании уравнений (1)-(13) определяются объемы кислорода, воздуха и водяного пара в дутье, объемы продукгек газификации топлива на выходе нз ка-

меры-газификатора, рассчитываются их теплота сгорания и энтальпия, тепловыделение в расплаве и КПД газификации.

Для определения температуры шлакового расплава система представленных уравнений замыкается уравнением теплового баланса, которое для стационарного режима работы установки имеет вид, кДж/кг:

в топя + вдут Qф 3 0. пар ^ вдож =

= Яохл +Ярад + бшл + 0*сс , 04)

где Итогл -теплота сгорания и физическая теплота топлива;

£>дугп, (/ф'С°3, Я„ар-физические теплоты дутья, известняка и водяного пара; Одож "Теплота, передаваемая ванне из зоны дожигания; -теплота, передаваемая кессонным поверхностям; ()дг -физическая теплота уходящих из расплава дымовых газов; ^ -теплота сгорания уходящих дымовых газов; Орад" радиационная теплота с поверхности расплава; <2Ш-физическая теплота шлака; £>дисс -теплота, затрачиваемая на разложение СаС03.

Расчеты по модели производятся с учетом ограничений на варьируемые параметры: 0,5<а+|НЛа >Лр<1 (Да, Др - коэффициенты подачи кислорода и водяного пара через верхние фурмы), а также на температуру расплава: 1Р > 1500°С для обеспечения условий эффективного барботажа и предотвращения захолажи-вания расплава.

Результаты расчетно-аналитических исследований процесса газификации угля в аэрошлаковом расплаве с использованием трсхстадийной модели показывают, что увеличение подачи кислорода как в расплав (рис.2), так и на поверхность расплава, приводит к снижению содержания СО и Н2 в генераторном газе, к уменьшению теплота сгорания генераторного газа, КПД газификации и увеличению тепловыделения в реакционном объеме. Увеличение подачи водяного пара как в расплав, так и на поверхность расплава, приводит к снижению содержа

60 50

О О л

£ зо

п

| 20 о

10 О

х 10"3, кДяс/кг 18

^со__ С02 ------

—-—

Л

/СН4 НгЯ

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,4

П

М -с 0,7 0.6 -0.5 0.4 " 0.3 -0,2 -0,1

0,6

о,в

0,7

0,8

о.э а

0,9 а

0,4 0,9 0,6 0,7 0,в 0,9 (X

Рис.2. Зависимость состава газов, основных энергетических характеристик и КПД газификации от расхода кислорода(ЬИзв=0,1; Р=0Д; Х-60 %, С^=52 %).

ния СО и повышению содержания Н2 в продуктах газификации. Теплота сгорания образующегося газа и КПД газификации понижаются. Увеличение степени обогащения дутья кислородом (рйс.З) приводит к повышению содержания СО и Н2 в уходящих газах, возрастанию теплоты сгорания газов и практически не влияет на КПД газификации и тепловыделение в реакционном объеме.

Увеличение подачи известняка в расплав приводит к незначительному снижению содержания СО и Н2 в уходящих газах, снижению теплоты сгорания газов и практически не оказывает влияния на КПД газификации. Увеличиваются затраты теплоты на разложение карбонатов, возрастает выход шлака и выход С02. В целом увеличение подачи известняка приводит к ухудшению показателей процесса, поэтому при ведении процесса целесообразно поддерживать минимальную основность шлака (к=Са0/8Ю2), при которой сохраняется достаточная вязкость расплава.

Результаты расчетов по модели хорошо согласуются с данными промышленных испытаний (рис.3) (погрешность не кревымает 15%), что свидетельствует об адекватности результатов расчета экспериментальным данным.

Рис.3. Сравнение экспериментальных данных с расчетными но составу газов при различной степени обогащения дутья кислородом (Ьтв~0; а=0,34; (5=0,22). Экспериментальные данные: д. - N7; ■ - С02; • - Н2; ♦ - СО.

В четвертой главе приведена кинетическая модель процесса реагирования углерода в газообразной среде барботируемого шлакового расплава. В общем случае расплав представляет собой сложную гетерогенную систему, состоящую из трех фаз: твердой, представленной различными фракциями рядового угля и флюса; жидкой, представляющей собой шлаковый расплав и газообразной, образуемой за счет пузырьков дутья и дымовых газов (рис.4).

Анализ физической модели процесса газификации угля позволяет сделать следующие допущешш: распределение топлива и газовых пузырей в объеме расплава на глубине от до ъ2 считается равномерным; изучаемые физико-хими

Ъ А

О

Рис.4. Схема барботируемого расплава шлака;

Ь - глубина погружения твердых включений; Н - общая высота барботируемого слоя, ческие процессы в связи с высокой интенсивностью барботажа предполагаются -ичтррмичргкимч.-т е^-Дарпптырурм:!« кяння рассматривается как реактор интенсивного перемешивания; рядовой уголь, попадая в расплав, проходит стадии термического измельчения, сушки, расплавления минеральной части и выхода летучих компонентов топлива; частицы угля в виде мелкодисперсного коксового остатка, прогретого до температуры расплава, попадают на глубине с координатой ъ\ внутрь газовых пузырей.

Для барботируемого расплава, в котором происходит газификация угля при атмосферном давлении, определяющими являются следующие химические реакции:

С + O2 - СО2 + 409154 Дж/моль углерода (15)

С +0,5(?2 =СО + 117300 -//-//-//- (16)

С+ Н20= СО+ Н2 -134500 -//-//-//- (IV

С+ 2Н20=С02 + 2Н2 - 75000 -//-//-//- (18)

С+С02 =2СО - 162500 -//-//-//- (19)

СО + Н20 = СО2 + Я2 +27700 Дж/молъ СО (20)

СО + 0,502 = СО2 ь 279400 -//-//-// - (21)

Н2 +0,5 О2 -Н 20 + 242000 Дж/молъ водорода (22)

С02 + Н2 = СО+ Н20 - 43600 Дж/моль С02 (23)

В основу математической модели кинетики процесса положены дифференциальные уравнения изменения концентраций реагирующих компонентов (С, 02, НгО, СО. СО,, Н2) и величины объемного тепловыделения Qv в расплаве во времени, составленные на основании уравнений (15)-(23): dQv / dr = [Ме ■ р02 • / • (396к, + 97,75к2)-Ме- ц„7о •/'(П2к3+ 63к4 )-

Ис ■ ¿'со, ■ / • I35k¡ +12,36fíco ■ И„,о ■ кб + 128 И со ' М„, ' к7 + ll2fiH¡ .(л0г-к8-12,36-Ис02 ■кд]-100-(273/Г)2 кВт/м3; (24) du, / dr = [-ис ■ и02 -(к, + к2 ) - Ма ■ Р„2а -(к3+к4)- juc/uc02 к5 ] • /-(273 / Г)2; dfio2 = ■f-(k,-р]2 + к2-Í3°i)-nm-k7 -р? -м„2 -к8

*Ио2'(273/Т)2 кг/(м3-с); (26)

d^H20 /c¡T = í-Vc ■ -f-(bs- Р?" + к4 ■ Р?° )-Meo- М и2о ' к6 " Р?° +

ы -Мо2- к8 ■ P¡2° + Peo, ■ Vh3 -.b ■ Pl2° ]-{273/ ту, кг/(м3-с); (27) dMco/dr^¿Mc-f.(Mü2-k2-pf +рН]0'кз -pf +uC02 -k5 .pf)~

Рсо-(ИН2о -к6+Цо2-кт) + Исо ■ И„2 -к9 ■ Р?]-{2731 Г)2, кг/(м3.с); (28) Ьсо2/с1т = [Ис-Г-(Мс2 -кГРТ2 +»»20 -К02-Ссъ'кз-0Т2) + Рсо-[^окбРГ +Ро2ЬА7и2]-»соИН2к9].{273/Т)\ кг/(м3 с); (29)

(30)

¿Мн2 /¿г=[Ис-МН2о-/-(кз -РИз +к4 ■ Р?)+^со'Мн3о -кб'Р12 МИ2 -Мо2-к8 ~Мсо 'ГНг-к9-(273/Т)2, кг/(м3-с);.

Здесь г - время, с; щ - концентрация /-го компонента в среде газовых пузырьков;/- удельная поверхность коксовых частиц, м2/кг; к1 - константа скорости реагирования по схеме / - той реакции; - стехиомегрический коэффициент / - й реакции для А - го компонента; Т-температура газовой среды, К.

Решение системы дифференциальных уравнений (24)-(30) методом Рунге-Кутга четвертого порядка позволяет получить картину распределения концентраций компонентов по высоте расплава и определить условия равновесия газовой фазы в расплаве. На рие.5 показан пример расчета объемных конценграций компонентов во кинетической модели.

во 50 40

(С

0 с*э

2 30

а

<о

1 20

О

-100

ч

/ со

усо2 Н20

.........~7

0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 Ь, М

Рис.5. Изменение объемных концентраций компонентов по высоте газификатора

(а=0,5; |5=0,1;Х=60%):

В пятой главе определены области практического применения режимов газификации угля при проектировании и эксплуатации камер газификации угля в барботируемом расплаве шлака на экологически чистых ТЭС.

Описаны преимущества новой нетрадиционной технологии высокоскоростной газификации угля в аэрошлаковом расплаве. Приведено описание тепловой схемы и ОПУ, реализующей данную технологию.

Разработаны технические предложения по установке для газификации угля в аэрошлаковом расплаве.

В заключении главы приведены построенные расчетным путем по балансовой модели номограммы (рис.6) для выбора областей рациональных режимов тепловой работы камеры-газификатора при различных соотношениях между расходами кислорода, водяного пара и воздуха.

Основные выводы

1. Разработана балансовая математическая модель процесса газификации топлива, на основе которой предложена методика инженерных расчетов опытно-промышленных установок для газификации угля (на примере Донецкого АШ) в расплаве шлака. Методика позволяег рассчитывать объемы и состав (СО, СО2, Н2, N2 и НгО) продуктов газификации топлива па 1 кг рабочей массы топлива.

2. Разработана кинетическая модель процесса газификации угля в расплаве, результаты расчетов по которой позволяют определить область режимов, дтя которых правомерно использование равновесной балансовой модели в качестве основы для практических инженерных расчетов, определены условия равновесия газовой фазы на выходе из расплава.

3. Результаты расчета по модели показывают, что наибольший КПД газификации (т]=0,83) обеспечивается при следующих значениях коэффициентов подачи окислителей в расплав: кислорода а=0,36 и водяного пара (5=0,14. Однако максимальная теплота сгорания газов (С25К=12600 кДж/м3) получается при а=0,5, Р=0 и степени обогащения дутьяг кислородом Х=100%.

а) о,з

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

б) 0,3

10 Г- СП г- -4=0,7 ■ СО

\ -- - -------

0,5

Рис.6. Номограммы для выбора областей рациональных режимов работы агрегата с барботируемым шлаковым расплавом на дутье с различной степенью обогащения кислородом: а) Х=60 %; б) Х-100 %.

4. Выявлены главные режимные факторы, влияющие на основные технологические показатели процесса в различных режимах газификации угля. Установ--'лено,-ч1о-нанболсс существенно-нсгпоказагели црицесса члияетцзмеиение подачи кислорода а в расплав; увеличение подачи известняка Ьизв в расплав приводит к ухудшению показателей процесса, поэтому при ведении процесса целесообразно поддерживать минимальную основность шлака к=0,7, при которой со храняется достаточная вязкость расплава. При этом относительный расход известняка на установку составит Ьизв=0,21 кг/кг.

5. На основании расчетно-аналитических исследований разработаны номограммы для выбора областей рациональных режимов работы камеры-газификатора.

6. Практическая значимость результатов исследований позволила использовать их ОАО «НИИ экологических проблем энергетики» (г. Ростов-на-Дону) при проектировании и изготовлении котельного агрегата и установки для газификации и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве на Несветай ГРЭС.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Мадоян A.A., Шафорост Д.А., Мапошкин Д.П. Вопросы моделирования бар-ботажных процессов в расплаве шлака // Известия ВУЗов. Электромеханика, 1999. -№1-С.113-114.

2. Мадоян A.A., Назарчук А.П., Шафоросг Д.А. Балансовая модель газификации угля в барботируемом расплаве шлака // Эффективность и надежность работы оборудования тепловых электростанций: Сб. науч. тр., посвященный 75-летию образования кафедры «Тепловые электрические станции». - Новочеркасск, 1999. - С.24-30.

3. Мадоян A.A., Шафорост Д.А., Матюшкин Д.П., Назарчук А.П. Математическая модель процессов газификации и сжигания топлива в аэрошлаковом расплаве // Изв. ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1999. - № 1. - С.40-43.

4. Шафорост Д.А., Мадоян A.A. Математическое моделирование барботажных процессов, протекающих при газификации угля в расплаве шлака // Теплоэнергетика. - 1999. - № 4. - С.66-69.

5. Мадоян A.A., Галкин А.К., Берсенев А.П.. Лукьянов В.Г., Банько A.A., Пого-релов А.Г., Шафорост ДА. Маневренность и экологичность котлов с газификацией угля в шлаковом расплаве //Теплоэнергетика. - 1999. - № 11.- С.26-30.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

1.1. Тенденции развития ресурсной базы энергетики

1.2. Проблемы энергетического использования твердых топлив

1.3. Перспективы создания безотходных и экологически чистых тепловых электростанций

1.4. Способы газификации твердого топлива

1.5. Обзор научных исследований по газификации углей в барбо-тируемом шлаковом расплав^

1.6. Краткие выводы и постановка задачи исследований

2. БАЛАНСОВАЯ МОДЕЛЬ ГАЗИФИКАЦИИ АНТРАЦИТОВОГО ШТЫБА В РАСПЛАВЕ ШЛАКА

2.1. Обоснование и характеристика технологической схемы интенсивной газификации угля в аэрошлаковом расплаве

2.2. Физико-химическая и математическая модель процесса, протекающего в газовой фазе барботируемого расплава

2.2.1. Стехиометрическая газификация углерода

2.2.2. Газификация с выносом непрореагировавшего углерода

2.2.3. Газификация в промежуточном режиме

2.2.4. Режим горения

2.3. Расчетно-аналитическое исследование состава продуктов газификации в расплаве и основных энергетических характеристик процесса (тепловыделения в расплаве, энтальпия и теплота сгорания продуктов газификации, КПД газификации)

2.4. Зависимость основных характеристик процесса газификации диспергированного углерода в барботируемом расплаве от состава дутья и коэффициентов подачи окислителей в расплав 2.5. Краткие выводы

3. ОДНО- И МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ПРОЦЕССЫ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ

С ДОБАВКАМИ ИЗВЕСТНЯКА В ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ И БЕЗОТХОДНОЙ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКЕ

3.1. Модель процесса газификации угля с одноступенчатой подачей дутья в расплав

3.2. Двухступенчатый процесс газификации угля (с подачей дутья в расплав и на поверхность расплава)

3.3. Анализ влияния различных факторов на эффективность процесса газификации угля в расплаве (качество угля, количество и качество известняка, состав дутья и т.п.)

3.4. Зависимость основных характеристик процесса газификации угля в барботируемом расплаве от состава дутья и коэффициентов подачи окислителей через верхние фурмы

3.5. Проверка адекватности результатов расчета по балансовой математической модели экспериментальным данным

3.6. Краткие выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССОВ РЕАГИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА В ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЕ БАРБОТИРУЕМОГО РАСПЛАВА ШЛАКА

4.1. Физико-химическая модель реагирования в газообразной среде

4.2. Математическая модель процесса газификации угля в расплаве шлака

4.3. Описание алгоритма и программы исследования математической модели

4.4. Влияние различных факторов на скорость реагирования и изменение состава газовой смеси по высоте барботируемого слоя

4.5. Краткие выводы

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ

УСТАНОВКЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЕДЕНИЮ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ В АЭРОШЛАКОВОМ РАСПЛАВЕ

5.1. Преимущества новой нетрадиционной технологии высокоскоростной газификации угля в расплаве шлака

5.2. Краткое описание тепловой схемы и опытно-промышленной установки с технологией газификации (сжигания) угля в аэрошлаковом расплаве

5.3. Технические предложения и рекомендации по промышленным установкам для газификации угля в расплаве шлака

5.4. Выбор рациональных режимов тепловой работы установки с бар-ботируемым шлаковым расплавом

5.5. Краткие выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мировая энергетика вступает в третье тысячелетие с огромным грузом сложнейших проблем и противоречий социального, экологического и политического характера. Подавляющая часть этих проблем порождена развитием самой энергетики, а именно, традиционными технологическими методами и формами ее управления.

Исходя из реальной ситуации, на первом этапе, охватывающем период до 2030 г., приоритет следует отдавать двум источникам энергии - природному газу и интенсификации энергосбережения. Взаимодействие природного газа и энергосбережения должно способствовать интенсификации процесса снижения энергоемкости.

На втором этапе - 2031 г. - середина XXI века - должны решаться проблемы уравновешивания доли нефти, угля и газа в структуре производства и потребления энергоресурсов в общем энергобалансе. В этот период повсеместно должны быть достигнуты лучшие мировые показатели снижения энергоемкости на единицу производимой продукции. Стратегической задачей второго этапа является формирование мощной самостоятельной отрасли энергетики -"Новые источники энергии" и подготовка ресурсно-технологической базы угольной промышленности, атомной энергетики для перехода к "новой угольной волне" и "второй ядерной эре" [1].

В последние годы в ряде промышленно развитых стран происходит наращивание доли атомных электрических станций (АЭС) для покрытия базовой нагрузки (например, во Франции доля АЭС в выработке электроэнергии составляет 76,49%, в Литве - 85% [2]). В связи с этим практически все без исключения тепловые электростанции (ТЭС) оказались вытесненными в нестационарный режим работы. Это относится как к действующим, так и к строящимся станциям. Однако современные ТЭС отличаются сложными и громоздкими схемами систем топливоподготовки, золошлакоудаления и очистки дымовых 9 газов. Поэтому одной из основных задач является повышение экологичности, безотходности, надежности и маневренности угольных ТЭС, работающих по принципу новых технологий.

На современном этапе использованию чистых угольных технологий на электростанциях уделяется большое внимание во многих странах мира. Например, в Великобритании изучается возможность сооружения первой крупномасштабной "чистой" угольной электростанции [3]. В Японии роль ТЭС в удовлетворении растущего спроса на энергию в ближайшее время будет увеличиваться. Доля угольных ТЭС в электроэнергетике возрастет с 15,7% в 1995 г. до 19,8% в 2005 г. [4]. Японской фирмой Hitachi Ltd [5] представлены работы в области новейших "чистых" технологий использования угля на ТЭС.

В Российской Федерации научно-исследовательским институтом экологических проблем энергетики (НИИЭПЭ) вместе с соисполнителями разработана экологически чистая и безотходная технология газификации и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве [6].

Следует отметить, что в России в последние годы вследствие возникновения проблем социального, экономического и экологического характера имеет место сокращение добычи угля и снижение производства электроэнергии [2]. Тем не менее большая часть намечаемого роста установленной мощности тепловых электростанций страны будет рассчитана для работы именно на твердом топливе, поскольку по прогнозам специалистов [7,8] к 2000 году произойдет стабилизация добычи природного газа, являющегося экологически более чистым топливом. Альтернативы развитию энергетики угля сегодня нет.

Подавляющая часть угля для теплоэнергетики страны будет поставляться с двух хорошо освоенных бассейнов - Донецкого и Кузнецкого, а также с двух развивающихся - Экибастузского и Канско-Ачинского. В процессе эксплуатации в связи с выработкой месторождений, переходом на механизированную добычу и ухудшением горно-геологических условий добычи качественные характеристики практически всех месторождений ухудшаются. Повышение золь

10 ности угля вызывает уменьшение теплоты его сгорания и является причиной снижения эффективности и надежности работы теплоэнергетического оборудования.

Все существующие технологии сжигания твердого топлива на сегодня обладают следующими недостатками: большие затраты энергии на размол топлива, ухудшенные экологические характеристики: выброс летучей золы, золошлако-вых материалов на золоотвал, высокая эмиссия оксидов азота ТЧОх, трудности связывания оксидов серы 80х в газовой фазе и т.д.

Разработанная НИИЭПЭ технология газификации и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве призвана преодолеть многие из указанных недостатков, или, по крайней мере, уменьшить их долю.

Актуальность работы. В последнее время развитие промышленности и сельского хозяйства приводит к постепенному ухудшению экологической обстановки. Сжигание топлива ухудшенного качества на тепловых электростанциях, работающих по традиционным технологиям, увеличивает негативное воздействие энергопредприятий на окружающую среду. В связи с этим основной проблемой использования энергетических углей на пороге XXI века становится освоение новых нетрадиционных экологически чистых и безотходных технологий производства электрической и тепловой энергии.

Предлагаемая новая технология газификации угля в аэрошлаковом расплаве является безотходной и экологически чистой. В то же время она пока еще мало изучена, математические модели для нее достаточно не разработаны, не определены кинетические характеристики процессов, не изучены особенности гидродинамики и теплообмена в ванне шлакового расплава. Решению проблемы создания таких моделей и соответствующих расчетных методов посвящена настоящая диссертационная работа.

Целью диссертационной работы является создание технологических основ газификации угля в барботируемом расплаве шлака и определение оптималь

11 ных параметров ведения процесса для экологически чистой и безотходной тэс.

Конкретные задачи исследований, решаемые в работе, следующие:

- разработать балансовую модель процесса газификации топлива, на основе которой дать методику инженерных расчетов опытно-промышленных установок (ОПУ) для газификации угля (на примере Донецкого АШ) в расплаве шлака;

- исследовать кинетические особенности процесса газификации углерода в барботируемом расплаве шлака на основе дифференциальной модели процесса;

- выявить влияние режимных и других факторов (влияние количественного и качественного соотношения подаваемых компонентов: топлива, известняка, кислорода, пара и воздуха) на технологический процесс газификации низкосортных топлив в аэрошлаковом расплаве;

- разработать технические предложения и рекомендации по организации режимов газификации угля на ОПУ для экологически чистой ТЭС.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые разработана трехстадийная балансовая модель процесса газификации угля в барботируемом расплаве шлака;

- разработана и исследована новая кинетическая модель процесса газификации угля в расплаве, которая обосновывает возможность использования балансовых моделей для инженерных расчетов технологической установки газификации угля в расплаве, определены условия равновесия газофазной среды на выходе из расплава;

- впервые в качестве режимных характеристик моделей газификации в шлаковом расплаве введены соотношения коэффициентов подачи кислорода и водяного пара, что позволяет существенно расширить возможности аналитического исследования режимов газификации различных видов твердого топлива.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанная методика расчета позволяет определять основные технологические показатели

12 процесса газификации угля для проектируемых и эксплуатируемых установок газификации и сжигания топлива в аэрошлаковом расплаве, может быть использована также при расчете принципиальных тепловых схем ТЭС с внутри-цикловой газификацией угля.

Расчетные технологические показатели процесса газификации угля, полученные в работе, использованы ОАО «НИИ экологических проблем энергетики» (г. Ростов-на-Дону) при проектировании и создании котельного агрегата и установки для газификации и сжигания угля в аэрошлаковом расплаве на Не-светай-ГРЭС.

Достоверность и обоснованность результатов работы базируется на использовании фундаментальных положений теории газификации и горения твердых топлив, согласовании полученных расчетных результатов с имеющимися результатами независимых опытно-промышленных испытаний на Новолипецком металлургическом комбинате и Рязанском опытно-экспериментальном машиностроительном заводе, а также на согласовании полученных диссертантом результатов с опубликованными расчетными и экспериментальными данными других работ.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке основных разделов балансовой и кинетической математических моделей газификации угля;

- разработке комплекса программ, реализующих данные модели на ЭВМ, для расчетно-аналитического исследования процесса газификации;

- анализе и оценке результатов собственных теоретических исследований и независимых промышленных испытаний, на основании которых сделаны выводы и рекомендации для практического использования на ТЭС;

- построении номограмм для выбора областей рациональных режимов работы агрегата с барботируемым шлаковым расплавом.

Апробация работы. Основные результаты научных исследований докладывались на региональной научно-технической конференции "Экологически чис

13 тая энергетика" (г. Новочеркасск, 1994 г.), всероссийской научно-технической конференции "Подготовка кадров и экологические проблемы энергетики" (г. Екатеринбург, 1997 г.), юбилейной научно-технической конференции студентов и аспирантов НГТУ (г. Новочеркасск, 1997 г.), на 2-ом Международном симпозиуме по энергетике, окружающей среде и экономике (г. Казань, 1998 г.), научно-технической конференции преподавателей кафедр ТЭС и ТОТ (г. Новочеркасск, 1998 г.), научно-техническом совете НИИЭПЭ (г. Ростов-на-Дону, 1998 г.) и заседаниях кафедры ТЭС НГТУ (г. Новочеркасск, 1998-1999 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы имеется 5 публикаций, перечень которых приведен в общем списке использованных источников.

Автор выражает большую благодарность д.т.н., проф. Мадояну A.A., к.т.н. Назарчуку А.П., Савостьянову А.П., Балтяну В.Н. и Кобзаренко JI.H. за постоянное внимание, советы, ценные замечания и помощь в работе.

14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты выполненных и представленных в диссертации расчетно-аналитических исследований процесса газификации угля в барботируемом расплаве шлака позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработана балансовая математическая модель процесса газификации топлива, на основе которой предложена методика инженерных расчетов опытно-промышленных установок для газификации угля (на примере Донецкого АШ) в расплаве шлака. Методика позволяет рассчитывать объемы и состав (СО, СОг, Н2, N2 и Н20) продуктов газификации топлива на 1 кг рабочей массы топлива.

2. Разработана кинетическая модель процесса газификации угля в расплаве, результаты расчетов по которой позволяют определить область режимов, для которых правомерно использование равновесной балансовой модели в качестве основы для практических инженерных расчетов, определены условия равновесия газовой фазы на выходе из расплава.

3. Результаты расчета по модели показывают, что наибольший КПД газификации (г|=0,83) обеспечивается при следующих значениях коэффициентов подачи окислителей в расплав: кислорода а=0,36 и водяного пара (3=0,14. Однако максимальная теплота сгорания газов (СЫ= 12600 кДж/м ) получается при а=0,5, (3=0 и степени обогащения дутья кислородом Х=100%.

4. Выявлены главные режимные факторы, влияющие на основные технологические показатели процесса в различных режимах газификации угля. Установлено, что наиболее существенно на показатели процесса влияет изменение подачи кислорода а в расплав; увеличение подачи известняка ЬИзв в расплав приводит к ухудшению показателей процесса, поэтому при ведении процесса целесообразно поддерживать минимальную основность шлака к=0,7, при которой сохраняется достаточная вязкость расплава. При этом относительный расход известняка на установку составит ЬИзв=0,21 кг/кг.

156

1. Маргулов Г.Д. В XXI век с новой энергетической идеей. Москва, 1997. 74 с.

2. Вольфберг Д.Б. Современное состояние и перспективы развития энергетики мира // Теплоэнергетика. 1999. - № 8. - С.5-12.

3. Clean coal power could come to Yorkshire if the state stumps up // Elec. Rev. (Gr. Brit.) Elec. Rev. Int., - 1997. -230, № 8, P.5.

4. Recent trends in thermal power generation technology / Hoshino Kazusada, Ota-wara Yasuhiko, Tagishi Akinori, Suzuki Shin'ichi // Hitachi Rev. 1997. - 46, № 3. - P.115-120.

5. Coal-fired power generation systems for the future / Wada Katsuo, Nakagawa Yu-kio, Kahara Toshiki, Hidaka Kishio // Hitachi Rev. 1997. - 46, № 3. - P. 135-142.

6. Дьяков А.Ф., Мадоян A.A., Левченко Г.И., Кушнарев Ф.А., Христич Л.М., Гапеев В.В. Нетрадиционные технологии основной путь обеспечения экологической надежности и ресурсосбережения // Энергетик. - 1997. - № 11. -С.2-4.

7. Джангиров В.А., Макарова А.С., Клейник Т.В., Урванцева Л.В. Топливно-энергетическая база электроэнергетики // Теплоэнергетика. 1991. - № 1. -С.12-16.

8. Гапеев В.В. Экологически чистая тепловая электростанция одно из основных направлений государственной научно-технической программы «Экологически чистая энергетика» // Электрические станции. - 1991. - № 5. - С.2-6.

9. Мазикин В.П., Вылегжанин В.Н. Перспективы развития горнодобывающей промышленности // Уголь. 1999. - № 4. - С. 14-17.

10. Девинс Д. Энергия / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

11. Лисичкин С.М. Энергетические ресурсы мира. М.: Недра, 1977. - 328 с.

12. Энергетика. Топливо // Достижения и перспектива. М.: МЦНТИ. Комитет по системному анализу при Президиуме АН СССР, 1986. - Вып. 46.157

13. Ресурсы нефти и газа капиталистических и развивающихся стран. Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1977. - Вып. 34. - 264 с.

14. Мадоян A.A., Балтян В.Н., Гречаный А.Н. Эффективное сжигание низкосортных углей в энергетических котлах. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 200 с.

15. Легчилин П.Ф. Проблемы снижения выбросов окислов азота на угольных электростанциях США // Энергохозяйство за рубежом. 1987. - № 1.- С.12-14.

16. Schwarz Ottmar. Entwicklungen in der Kraftwerkstechnik unter besonderer Berücksichtigung dec Umweltschutzes // Staub-Reinhalt, Luft. 1987. Bd 47, №7-8.-S.l77-180.

17. Дьяков А.Ф., Берсенев А.П., Гаврилов Е.И. Макроэкологические аспекты развития теплоэнергетики России // Теплоэнергетика. 1996. - № 2.- С.29-33.

18. Запасы углей стран мира / Под ред. Н.Г. Железнова, Ю.Я. Кузнецова, А.К. Матвеева, В.Ф. Череповского. -М.: Недра, 1983. 167 с.

19. Залян Е.В., Кухливский Ю.Г. Кузбасс проблемы и перспективы // Уголь. -1999. -№4.-С.18-19.

20. Ершевич В.В., Бородкин Ю.Д., Пейсахович В.Я., Лебедева Т.А. Основные направления увеличения использования угля в электроэнергетике // Теплоэнергетика. 1990. - № 1. - С.23-27.

21. Вдовченко B.C., Дик Э.П., Юшина Т.Д. Характеристики сжигаемого на ТЭС угля и золошлаковых отходов // Теплоэнергетика. 1996. - № 9. - С.74-75.

22. Роддатис К.Ф., Вдовченко B.C. Качество твердого топлива тепловых электростанций и его влияние на показатели паровых котлов // Теплоэнергетика.- 1983. -№2. -С.20-25.

23. Сысоев Ю.М., Шпажников С.Б., Вишня Б.Л. и др. Пути сокращения объемов складируемых золошлаковых отходов // Энергетическое строительство. -1990. -№ 1. -С.13-15.158

24. Дик Э.П., Борисенкова Р.В., Соболева А.Н., Луценко JI.A. Оценка токсичности золошлаковых отходов от сжигания гусиноозерского и тугнуйского углей // Энергетик. 2000. - № 2. - С. 14-16.

25. Доброхотов В.И. Основные положения концепции государственной научно-технической программы «Экологически чистая энергетика» // Теплоэнергетика. 1990.-№6.-С.2-9.

26. Концевой A.A. Новые технологии переработки золошлаковых отходов углей канско-ачинского угольного бассейна // Уголь. 1999. - № 5. - С.20-21.

27. Корытов Ф.Я. Фтор в углях и горючих сланцах // Докл. АН СССР. 1998. -Т.301. - № 2. - С.405-406.

28. Юдович Я.Ю., Кетрис М.П., Мерц A.B. и др. Элементы-примеси в ископаемых углях. Л.: Наука, 1985. - 239 с.

29. Шпирт М.Я. Безотходная технология: Утилизация отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. М.: Недра, 1986. - 254 с.

30. Клер В.Р., Волкова Г.А., Гурвич Е.М. и др. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР: Геохимия элементов. М.: Наука, 1987.-240 с.

31. Долгорев A.B. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов: Физико-химический анализ: Справоч. пособие. М.: Стройиз-дат, 1990.-456 с.159

32. Безотходные технологии и использование вторичных продуктов и отходов в промышленности строительных материалов // Тр. Всесоюзн. Совещания. -М. 1985. - 142 с.

33. Сорокин Г.Н. Исследование возможности использования минеральной части углей КАТЭКа в производстве строительных материалов // Горение органического топлива: Материалы Всесоюзн. конф. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1985. - 4.2. - С.320-324.

34. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1984. - 255 с.

35. Доброгорский H.A. О проблеме утилизации отходов сжигания углей Донбасса // Киев: Уголь Украины, 1987. № 10. - С.20.

36. A.c. 80507 СССР МКИ3 F 27 В 1/00. Способ переработки сульфидных медных и медно-никелевых руд и концентратов / А.В.Ванюков. Открытия. Изобретения. - 1964. - № 21. - С. 105.

37. Альтшулер B.C., Большедворский А.Д. Газификация углей на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. 1988. - № 8. - С.26-30.

38. Соколовский В.Г., Гапеев В.В. Экологически чистая ТЭС на угле будущее электроэнергетики // Теплоэнергетика. - 1989. - № 8. - С.2-4.

39. Жолудов Я.С. Высокотемпературная газификация твердого топлива. Исследование и разработка новых процессов: Сб. Химическая технология, Киев, 1988.-№ 1. С.25-35.

40. Moderne Kohlekraftwerke. Fricke Jochen. «Phys. Unserer Zeit» 1988, 19. - № 2. - S.33-36.

41. Шиллинг Г.Д., Бонн Б., Краус У. Газификация угля: Горное дело сырье -энергия / Пер. с нем. - М.: Недра, 1986. - 175 с.

42. Альтшулер B.C. Современное состояние и развитие технологии газификации твердого топлива // Химическая технология. 1985. - № 1. - С.3-12.

43. Химические вещества из угля / Под ред. Фальбе Ю./ Пер. с нем. М.: Химия, 1980. - 616 с.160

44. K.H. Krieb, К. Bund u. К. A. Henney. Kombiniertes Gas-Dampf-Turbinen werk mit Steinkohlen-Druckvergasungsanlage im Kraftwerk Kellerman in Lünen. Brennstoff-Wärme-Kraft Heft 6. 1971. - S.258-262.

45. Газогенератор горнового типа для парогазовой установки мощностью 250 МВт / В.И.Бабий, С.И.Сучков, Е.В.Щукин, В.Л.Нечаев // Сб. тр. ЭНИН. Процессы горения и газификации твердого топлива. М.: Энергия, 1983. С.20-24.

46. Lurgi pressure gasification of coal. Hydrocarbon process. - 1986, 65. - № 5, P.98.

47. Альтшулер B.C. Новые процессы газификации твердого топлива. М.: Недра, 1976.- 280 с.

48. Gas generator research and development. Report L 156, 1965, - «Bituminous Coal research», Monroeville, Pensylvania.

49. P.P. Feistel, K.H. van Heek u. H.Juntgen. Bench Scale Experiments in a High Pressure Fluidized Bed Gasifier // Symp. On Gasification and Liquefaction of Coal, Düsseldorf- 1976.

50. Альтшулер B.C., Сеченов Г.П. Процессы в кипящем слое под давлением. -М.: Изд-во АН СССР, 1963. 214 с.

51. Brecht Chr., Hoffman G. Vergasung von Kohle // Wärme, gas Internat. 1983. Bd. 32. S.7-24.

52. Fluidbed boilers for fuel efficiency // Middle East Eire. 1988, 12. - № 9.- P.17-18.

53. Schmoe Lee A., Pietruszkiewiez John. Coal gasification flexibility for an uncertain future // Trans. Amer. Nucl. Soc. - 1987, 54. - P.2-3.

54. Clean coal progress // Geotimes. 1987, 32. - № 12. - P.21-22.

55. SCGP. Shell coal gasification SCGP // Hydrocarbon Process. - 1986, 65.- № 4. P. 100.

56. Брандт X., Шингнитц M., Гудымов М.А., Соляков В.К., Федотов В.Г. Процесс ГСП высокопроизводительный способ газификации угольной пыли в энергетике // Теплоэнергетика. - 1988. - № 8. - С.74-77.161

57. Рябцев И.И. Современные направления в области производства технологических газов из твердых топлив // Химическая наука и промышленность. -1956. т.1. - № 6. - С.625-637.

58. Cover А.Е., Schreiner W.S., Skaperdas G.T. Kellog's Coal Gasification Process // Chemical Engineering Progress. 1973. - v.69. - № 3. - P.31-36.

59. Oil and Gas Journal. 1973. - v.71. - № 13. - P.97.

60. Henrich С., Barin Pook H., Waldhecker H., Yamamori К., Okamura S., Shimiru D., Okane K. Molten iron puregas (MIP) process for coal gasification // 19th inter-soc. Energy Convers. Eng. Conf., San-Francisco, Calif., 1984, P. 1243-1250.

61. Ванюков A.B., Быстров В.П., Васкевич А.Д. Плавка в жидкой ванне. М.: Металлургия, 1988. - 208 с.

62. Мадоян A.A. Особенно экологически чистый высокоэкономичный способ использования твердого топлива для производства электроэнергии // Вестник МЭИ. 1994. - № 1. - С.6-12.

63. Бондаренко Б.И. Восстановление окислов металлов в сложных газовых системах. Киев.: Наукова думка, 1980. - 383 с.

64. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Термодинамические расчеты в металлургии: справочник. М.: Металлургия, 1993. - 304 с.

65. Синярев Г.Б., Ватолин H.A., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М.: Наука, 1982.-263 с.

66. Жуков М.Ф., Калиненко P.A., Левицкий A.A., Полак Л.С. Плазмохимиче-ская переработка угля. М.: Наука, 1990. - 200 с.

67. Савельев А.Ю., Топчаев В.П., Казанский Л.А. Динамическая модель процесса плавки в жидкой ванне (реакционная зона) / Сб. Математическое моделирование и ЭВМ в цветной металлургии. М., 1988. - С.49-58.

68. Ванюков A.B., Васкевич А.Д., Сорокин М.Л., Шварцер Л.В. Математическая модель динамики работы надфурменной зоны печи ПЖВ // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1987. - № 5. - С.27-34.162

69. Коновалова Т.Е., Лисин Ф.Н., Макарова Н.М., Брук Л.Б. Влияние перемешивания расплава на теплообмен в печи Ванюкова // Цветные металлы. -1988.-№ 10. С.43-45.

70. Исследование процесса горения угля в барботируемом шлаковом расплаве: Отчет / Московский институт стали и сплавов; руководитель работы В.Р.Гребенников. -М., 1990. 103 с.

71. Строителев H.A., Ванюков A.B. и др. О степени однородности расплава в печи ПЖВ // Комплексное использование минерального сырья. 1984. - № 2. - С.61-64.163

72. Быстров В.П., Ванюков A.B. и др. Исследование состава штейно-шлаковой эмульсии при плавке в жидкой ванне // Цветные металлы. 1980. - № 10. -С.56-59.

73. Федоров А.Н., Колосов А.Г., Ступин В.А. и др. Распределение температуры расплава в промышленных печах ПЖВ // Цветные металлы. 1988. - № 4. -С.26-28.

74. Ванюков A.B. Плавка в жидкой ванне перспективный процесс в металлургии тяжелых цветных металлов // Цветные металлы. - 1989. - № 10. -С.53-56.

75. Мадоян A.A., Назарчук А.П., Шафорост Д.А. Балансовая модель газификации угля в барботируемом расплаве шлака // Сб. науч. тр., посвященный 75-летию образования кафедры «Тепловые электрические станции». Новочеркасск, 1999.-С.24-30.

76. Мадоян A.A., Базаянц Г.В. Сероулавливание на ТЭС. К.: Техника, 1992. -160 с.

77. Мадоян A.A., Шафорост Д.А., Матюшкин Д.П. Вопросы моделирования барботажных процессов в расплаве шлака // Известия ВУЗов. Электромеханика, 1999. -№ 1 -С.113-114.

78. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Н.В.Кузнецова, В.В.Митора, И.Е.Дубовского, Э.С.Карасиной. М.: Энергия, 1973.-296 с.

79. Шафорост Д.А., Мадоян A.A. Математическое моделирование барботажных процессов, протекающих при газификации угля в расплаве шлака // Теплоэнергетика. 1999. - № 4. - С.66-69.

80. Мадоян A.A., Шафорост Д.А., Матюшкин Д.П., Назарчук А.П. Математическая модель процессов газификации и сжигания топлива в аэрошлаковом расплаве // Изв. ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1999. - № 1. - С.40-43.164

81. Виленский Т.В., Хзмалян Д.М. Динамика горения пылевидного топлива. -М.: Энергия, 1978. 250 с.

82. Основы практической теории горения / Померанцев В.В., Арефьев К.М., Ахмедов Д.Б. и др. Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 312 с.

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

84. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. М.: Наука, 1971.-272 с.

85. Хитрин J1.H. Физика горения и взрыва. М.: Издательство МГУ, 1957. - 442 с.

86. Головина Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 173 с.

87. Шагалова С.Л., Шницер И.Н. Сжигание твердого топлива в топках парогенераторов. Л.: Энергия, 1976. - 172 с.

88. Чуханов З.Ф, Некоторые проблемы топлива и энергетики. М.: Издательство АН СССР, 1961.-479 с.

89. Пат. 2098716 РФ МКИ F 23 С 3/00. Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака / А.А.Мадоян, А.К.Галкин, А.П.Берсенев, В.Г.Лукьянов, Е.Ю.Александров // Опубл. 10.12.97, Бюл. № 34.

90. Пат. 2105240 РФ МКИ F 23 С 3/00. Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака / А.А.Мадоян, А.Ф.Дьяков, Ф.А.Кушнарев, А.К.Галкин, В.Н.Балтян // Опубл. 20.02.98, Бюл. № 5.166