Статья поступила в редакцию 03.03.10. Ред. рег. № 748
The article has entered in publishing office 03.03.10. Ed. reg. No. 748
УДК 502.174
ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И ПЕРЕРАБОТКА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭС С ПРИМЕНЕНИЕМ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Н.Н. Ефимов, А. С. Косарев, Е.А. Яценко, В.И. Паршуков, В.А. Рытченкова, И. С. Грушко
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) 346428 Новочеркасск, Ростовская область, ул. Просвещения, д. 132 Тел./факс: (8635) 255220, e-mail: vikk-toria@yandex.ru
Заключение совета рецензентов: 23.03.10 Заключение совета экспертов: 28.03.10 Принято к публикации: 31.03.10
В статье рассмотрены возможные решения проблемы использования низкореакционных топлив на ТЭС, в том числе внедрение новой технологии предварительной подготовки топлива, которая дает возможность делать топливо более реак-ционноспособным и калорийным, что позволяет снизить расходы топлива и уменьшить вредные выбросы электростанций. Также рассмотрена возможность использования твердых отходов ТЭС для производства вяжущих материалов с применением нанотехнологий.
Ключевые слова: золошлаковые отходы ТЭС, предварительная подготовка топлива, нанотехнологии, переработка золы и шлака, вяжущие материалы.
EFFECTIVE UTILIZATION OF FIRM FUEL AND PROCESSING OF ASHES AND SLAG OF THERMAL POWER STATIONS WITH APPLICATION
OF NANOTECHNOLOGIES
N.N. Efimov, A.S. Kosarev, E.A. Jatsenko, V.I. Parshukov, V.A. Rytchenkova, I.S. Grushko
The South Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnical Institute) 132 Prosveshcheniya str., Novocherkassk, Rostov reg., 346428, Russia Tel./fax: (8635) 255220, e-mail: vikk-toria@yandex.ru
Referred: 23.03.10 Expertise: 28.03.10 Accepted: 31.03.10
In article possible decisions of a problem of use low-calorie fuels on thermal power stations are considered, including introduction of new technology of preliminary preparation of fuel which gives the chance to do fuel by more high-calorie that allows to cut expenses of fuel and to reduce harmful emissions of power stations. As possibility of use of a firm waste of thermal power stations for manufacture of knitting materials with application of technologies is considered.
Keywords: ashes and slag waste of thermal power stations, preliminary preparation of fuel, nanotechnology, the ashes and slag processing, knitting materials.
Ефимов Николай Николаевич
Сведения об авторе: зав. кафедрой Тепловых электрических станций (ТЭС) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), д-р техн. наук, профессор. Почетный работник высшего профессионального образования РФ. Золотая медаль XIII Московского международного салона инноваций и инвестиций за разработку «Нанотехнологии получения твердого топлива с заданными физико-химическими характеристиками для ТЭС». Диплом Всероссийской выставки-ярмарки научно-исследовательских работ за разработку «Нанотех-нология твердого топлива».
Область научных интересов: альтернативная энергетика, микро-ГЭС, утилизация и газификация отходов твердого топлива.
Публикации: 270.
Косарев Андрей Сергеевич
Сведения об авторе: аспирант кафедры Тепловых электрических станций (ТЭС) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Медалист Открытого конкурса Минобр-науки РФ на лучшую научную студенческую работу. Диплом II степени ЮРГТУ (НПИ) за победу в университетском конкурсе на лучший дипломный проект 2008 г. Грамота ЮРГТУ (НПИ) за научную работу в рамках «Студенческой научной весны-2009». Стипендиат стипендии им. Е.П. Гуськова. Диплом участника Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий.
Область научных интересов: разработка технологии комплексной переработки золошлаковых отходов ТЭС.
Публикации: 11.
Яценко Елена Альфредовна
Сведения об авторе: зам. проректора по НР и ИД ЮРГТУ (НПИ), доцент кафедры технологии керамики, стекла и вяжушдх веществ, канд. техн. наук. Золотая медаль XIII Московского международного салона инноваций и инвестиций за разработку «Нанотехнологии получения твердого топлива с заданными физико-химическими характеристиками для ТЭС». Диплом Всероссийской выставки-ярмарки научно-исследовательских работ за разработку «Нанотехнология твердого топлива». Почетная грамота Министерства образования и науки. Диплом I Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях».
Область научных интересов: разработка стеклокомпозиционных материалов с заданными свойствами, в том числе и на основе золошлаковых отходов ТЭС.
Публикации: 130.
Паршуков Владимир Иванович
Сведения об авторе: зам. проректора по НР и ИД ЮРГТУ (НПИ), директор НПП «Донские технологии». Золотая медаль XIII Московского международного салона инноваций и инвестиций за разработку «Нанотехнологии получения твердого топлива с заданными физико-химическими характеристиками для ТЭС». Диплом Всероссийской выставки-ярмарки научно-исследовательских работ за разработку «Нанотехнология твердого топлива».
Область научных интересов: энергоэффективные технологии, тепловые насосы, газификация и переработка золош-лаковых отходов.
Публикации: 20.
Рытченкова Виктория Александровна
Сведения об авторе: аспирант кафедры технологии керамики, стекла и вяжущих веществ (ТКСиВВ) ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Диплом Всероссийской выставки-ярмарки научно-исследовательских работ и инновационной деятельности, посвященной 100-летию ЮРГТУ (НПИ), за научную работу.
Область научных интересов: переработка золы и шлака ТЭС. Разработка составов эмалей, глазурей, ситаллов и пеностекла на их основе.
Публикации: 6.
Грушко Ирина Сергеевна
Сведения об авторе: магистрант 1 курса кафедры технологии керамики, стекла и вяжущих веществ (ТКСиВВ) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Победитель программы «УМНИК»-2009. Лауреат конкурса им. академика И.И. Воровича среди молодых ученых и специалистов Ростовской области.
Область научных интересов: разработка ресурсосберегающей технологии стеклокристаллических материалов.
Публикации: 7.
Введение
Тепловые электростанции (ТЭС), работающие на твердом (особенно низкореакционном) топливе, создавались для работы в базовом диапазоне нагрузок электропотребления. По условиям устойчивости горения топлива котлы таких ТЭС не могут разгружаться ниже ~70% от номинальной мощности. В то же время за счет временной потери устойчивости жидкого шла-коудаления нагрузку котла можно снижать до 60% от номинальной. Также с целью повышения маневренных возможностей котла он выполняется двухкорпус-ным. Однако известно, что со временем качество топлива ухудшается: увеличивается его зольность и уменьшается теплота сгорания [1]. Маневренные способности котла при этом ухудшаются.
Ухудшение качества твердого топлива создало условия, когда его стало невозможно сжигать без подачи вместе с углем в горелки топки более реакционного второго топлива, в качестве которого обычно подается мазут или природный газ (до 7-10%). В мире на эти цели расходуют более 50 млн т мазута в год. При этом совместное сжигание угля и обладающего более высокой реакционной способностью мазута ухудшает эколого-экономические показатели котлов: на 10-15% повышается механический недожог топлива и на 2-5% снижается КПД-брутто, возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей, снижается надежность эксплуатации котельного оборудования, на 30-40% увеличивается выход оксидов азота и серы (за счет более высокого содержания серы в мазуте), появляются выбросы канцерогенной пятиокиси ванадия [2, 3].
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (83) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
Теоретический анализ
Известные на сегодня методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей: реконструкция горелочных устройств, раздельное и смешанное сжигание угля и подсветочного топлива - мазута, высокий подогрев воздуха и пылевоздушной смеси, утонение помола и др. - не решают проблему сокращения расхода жидкого топлива, особенно на стадии растопки котлоагрегата [3]. Применение природного газа в качестве основного или дополнительного топлива, несмотря на его более высокую эколо-гичность, далеко не всегда возможно.
Наиболее остро указанные выше проблемы стоят в теплоэнергетике, где используются котлы меньшей мощности (производительность по пару 35-75 т/ч) с турбулентными вихревыми пылеугольными горелками. Для котлов характерны режимы с переменной тепловой нагрузкой, причем даже в течение суток нагрузка может меняться от 50 до 100% полной мощности котла. В этом случае практически все время требуется мазутная или газовая подсветка факела. Мазут становится не дополнительным, а вторым основным топливом. При этом отмеченное выше ухудшение эколого-экономических характеристик котлов от сжигания двух видов топлива проявляется в еще большей степени. Так, содержание углерода в золе достигает 20-30%. По сути эту золу можно было бы еще раз возвращать в котел и дожигать [2, 3].
Отсюда следует очень актуальная задача теплоэнергетики: снижение доли подсветки мазутом или газом в топливном балансе пылеугольных котлоагре-гатов. При этом для энергетических и теплофикационных установок эта задача несколько различна: для энергетических котлов требуются системы, обеспечивающие надежный безмазутный розжиг котла, а для теплофикационных - розжиг и практически непрерывную подсветку для стабилизации процесса горения при переменных нагрузках и для улучшения экологических характеристик котла в целом. Снижение потребления мазута позволит решить многие экологические, экономические и другие проблемы. Однако выполнение этой задачи невозможно на базе традиционных технологий топливоиспользования, которые в основном исчерпали свои возможности как в техническом,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.