Меню Рубрики

Установки для водоугольного топлива

Кавитационная технология приготовления водоугольного топлива

Кавитационная технология приготовления водоугольного топлива, сокращенно КаВУТ, имеет существенное преимущество над другими технологиями подобного рода – это стабильность на протяжении длительного времени без применения присадок.

Уголь на месте добычи размалывался до фракции, не требующей дальнейшего размола перед сжиганием в котлах (в основном – менее 90 микрометров), и смешивался с водой с концентрацией твердого вещества 61‑64 процента, с добавкой поверхностно-активных веществ, придающих суспензии текучесть и увеличение времени до расслоения ВУТ при его транспортировке и хранении в баках на территории ТЭЦ.

Расчетная производительность углепровода составляла 3 миллиона тонн сухого угля в год, протяженность – 262 километра, диаметр трубопровода – 530 миллиметров.

Основными проектными организациями выступали институт «ВНИПИгидротрубопровод» (генеральный проектировщик), «ВНИИгидроуголь» и институт «Новосибирсктеплоэлектропроект» (последний проектировал комплекс по приему, хранению и сжиганию водоугольного топлива в энергетических котлах Новосибирской ТЭЦ-5).

В 1991‑1992 годах проводились испытания систем приема, хранения и сжигания ВУТ. Подача ВУТ на ТЭЦ-5 производилась периодически. Качество состава ВУТ оставалось нестабильным. За это время в котлах ТЭЦ-5 было сожжено 270 тысяч тонн. Режимные и гарантийные испытания комплекса не были произведены из‑за начавшихся экономических неурядиц.

Но даже тот небольшой опыт показал, что ВУТ вполне пригодно для использования в энергетических котлах (паропроизводительность котла – 670 тонн в час) в качестве основного топлива и не вызывает принципиальных возражений при условии, что состав его должен быть стабильным или, в крайнем случае, должен варьироваться в допустимых пределах.

В то же время были обнаружены и серьезные недостатки технологии приготовления ВУТ и поддержания его стабильности при транспортировке и хранении. То есть кондиция ВУТ не отвечала необходимым параметрам по качеству и особенно по стабильности. Добавки поверхностно-активных веществ оказались слишком дорогими (импортные поставки) и не столь эффективными, как ожидалось.

Таким образом, «ахиллесовой пятой» всех технологий приготовления ВУТ и у нас в стране, и за рубежом в настоящее время является необходимость введения в ВУТ добавок, создающих «пространственное затруднение» к коагуляции частиц, или создающих электростатический барьер между твердой фазой, или, проще говоря, препятствующих расслоению ВУТ на уголь и воду длительное время (месяцы). Кроме того, известные на сегодня технологии приготовления капиталоемки, металлоемки и энергоемки, что также является препятствием к широкому использованию ВУТ в большой и малой энергетике, а также в промышленных печах и других энергоустановках.

Многих недостатков, главный из которых – необходимость использования дорогостоящих добавок, позволяет избежать новая технология приготовления водоугольной суспензии, которую называют КаВУТ.
Разработчиком конструкции кавитаторов и поставщиком готовых изделий является ООО НПЦ «КаВУТ» (Барнаул).

Кавитационная технология приготовления водоугольного топлива характеризуется высоким уровнем местного динамического компрессионного и температурного воздействия на обрабатываемый материал, в результате чего твердый компонент смеси измельчается до заданной степени дисперсности, а суспензия приобретает новые свойства, выгодно отличающие ее от получаемой традиционным способом. Главные из этих свойств таковы:
•стабильность на протяжении длительного времени (контрольные образцы выдерживаются более 36 месяцев) и пластичность без каких‑либо присадок при достигнутом содержании твердого вещества до 70 процентов;
•полностью высушенное или частично обезвоженное топливо переходит при добавлении воды в состояние устойчивой суспензии без механического побуждения;
•топливо не увеличивает объема при замерзании, а после размораживания восстанавливает свои исходные свойства.

Кроме того, процесс приготовления кавитационного водоугольного топлива (КаВУТ) характеризуется низкими удельными показателями энергозатрат (до 30 кВт-ч) и расхода металла рабочих органов кавитаторов (менее 100 граммов) на тонну переработанного угля против 100 кВт-ч и 400 граммов соответственно при пылеугольном сжигании. Технологическая установка по приготовлению КаВУТ предельно компактна, проста в эксплуатации и обслуживании. Ресурс рабочего органа кавитатора составляет около 500 часов, а его замену можно осуществить в течение 15 минут. Рабочие органы изготавливаются из чугуна или простых сталей, а затраты на них составляют примерно 1 рубль на тонну переработанного угля.

Читайте также:  Установка 2din магнитол на ceed

Затраты на приготовление КаВУТ – около 100 рублей на одну тонну, с учетом стоимости электроэнергии, воды, зарплаты обслуживающего персонала и общецеховых расходов. Удельные затраты на сооружение установки по приготовлению КаВУТ составляют 163 рубля на тонну в год, узла хранения нормативного запаса и подачи топлива на сжигание – 39 рублей на тонну в год.

Оптимальной представляется схема размещения узлов приготовления КаВУТ при углеобогатительных фабриках с транспортировкой готового продукта до потребителей в автомобильных и железнодорожных цистернах или же по трубопроводам.

В качестве исходного материала для приготовления КаВУТ могут использоваться каменные и бурые угли, а также увлажненные отходы процессов углеобогащения. При использовании КаВУТ уменьшаются объемы главного корпуса, снижаются объемы строительства, а в случае получения готового КаВУТ полностью исключаются объекты угольного хозяйства, исключаются дорогостоящие системы аспирации и гидросмыва, снижается степень взрывопожароопасности сооружений ТЭС и улучшаются санитарно-гигиенические условия эксплуатации.

Существенно снижаются потери топлива, связанные с длительным хранением угля на открытых складах (окисление, ветровой унос и горение) и транспортировкой по развитой системе топливоподачи.

Наиболее предпочтительной является схема двухступенчатого сжигания КаВУТ, с организацией низкотемпературного кипящего слоя на первом этапе и дожиганием продуктов первой ступени в объемной камере котлов. Данная схема совместно разработана специалистами института «Новосибирсктеплоэлектропроект» и ЗАО «СибКОТЭС».

Комплексное проектирование объектов по приготовлению и использованию КаВУТ выполняет институт «Новосибирсктеплоэлектропроект» ОАО «Сибирский НТЦ».

На обогатительной фабрике ЗАО «Черниговец» в Кемеровской области запущен комплекс, состоящий из узла приготовления КаВУТ производительностью 20 тонн в час и модернизированного парового котла типа Е-1,0 / 0,9 с установкой предтопка, в кипящем слое которого реализуется первая стадия сжигания водоугольного топлива, а второй ступенью работает топка котла Е-1,0 / 0,9.

Наладка установки проводилась силами разработчиков: НПЦ «КаВУТ», ЗАО «СибКОТЭС», НПО «Гидротрубопровод» и института «Новосибирсктеплоэлектропроект».

На основе полученных данных этими же организациями совместно с ОАО «Бийский котельный завод» сконструирована топка водогрейного котла мощностью 2,5 МВт и разрабатывается конструкция топки водогрейного котла мощностью 11,63 МВт для котельной города Чкаловска (Таджикистан).

Перенесение идеи от объектов малой (коммунальной) энергетики на объекты большой электроэнергетики требует организационной перестройки, обеспечивающей доведение обоснованного технического предложения до демонстрационного объекта. Но игра стоит свеч, поскольку использование КаВУТ уменьшает удельные капиталовложения в строительство тепловой электростанции на 7‑15 процентов по сравнению с ТЭС, сжигающей уголь по традиционной технологии.

СРО, Котельная, Малая энергетика , Мощность, Топливо, ТЭС , ТЭЦ, Электроэнергия , Энергия , Кабельная арматура, Провод, Электростанция, Электроэнергетика

источник

Опыт использования водоугольного топлива

Д.т.н. В.И. Мурко, директор, ФГУП «НПЦ «Экотехника»;
В.И. Федяев, генеральный директор,
Д.А. Дзюба, руководитель сектора компьютерного моделирования,
ЗАО «НПП «Сибэкотехника», г. Новокузнецк;
В.Я. Сейбель, директор, Н.А. Столяров, гл. инженер,
Беловский завод горношахтного оборудования, г. Белово Кемеровской обл.

Высокая себестоимость выработки тепловой энергии на угольных котельных обусловлена использованием в большинстве котлов малоэффективного слоевого сжигания угля. В лучшем случае КПД таких котлов достигает 60%, что в результате приводит к перерасходу топлива. В то же время тяжелый труд кочегаров в таких котельных является малопривлекательным для квалифицированных рабочих.

В Кузбассе в 2004 г. запущена в эксплуатацию опытно-промышленная установка по приготовлению и сжиганию экологически чистого водоугольного топлива (ВУТ) на основе угольных шламов шахты «Тыганская» в г. Прокопьевске (рис. 1-3).

Приготовление ВУТ производится из угольного шлама гидродобычи, доставляемого автотранспортом на склад установки. Характеристика угольного шлама: влажность — до 25%, зольность — до 30%, крупность — 0-6 мм. Угольный шлам выгружается автотранспортом на решетку с размером ячейки 25×25 мм приемного бункера вместимостью

0,8 м 3 . Посторонние включения (порода, щепа, металл и т.п.) удаляются с решетки вручную. Далее шлам скребковым транспортером и элеватором подается в бункер ленточного дозатора.

Читайте также:  Установка магнита на счетчик энергомера

Дозирование и подача угольного шлама в вибромельницу ВМ-400 осуществляется ленточным питателем-дозатором и вторым скребко вым транспортером. Одновременно в мельницу дозированно подается техническая вода с раствором реагента — пластификатора. Водный раствор реагента приготавливается на отдельном участке.

Таблица 1. Характеристики ВУТ.

Наименование показателя Значение
Массовая доля твердой фазы, % 62
Зольность, % 15-35
Крупность частиц, мкм 0-350
Вязкость, мПас не более 500
Низшая теплота сгорания, ккал/кг до 3800
Температура воспламенения, °С 450-650
Температура горения, °С 950-1050
Стабильность, сут. не менее 20

В вибрационной мельнице осуществляется мокрое измельчение угольного шлама и приготовление ВУТ. Из мельницы водоугольная суспензия поступает в промежуточную емкость, из которой насосом подается в механический активатор и затем направляется в аккумулирующую емкость. В процессе приготовления водо- угольного топлива периодически отбираются пробы ВУТ, которые анализируются на массовую долю твердой фазы, зольность, гранулометрический состав, вязкость, стабильность.

В результате работы установки получают во- доугольное топливо с характеристиками, представленными в табл. 1.

В котельной шахты на совместное сжигание рядового угля и ВУТ переведен котел КЕ-10- 14С. Совместное слоевое сжигание угля на движущейся решетке и распыляемого с помощью форсунок ВУТ в топке котла обеспечивает ус

тойчивую и более экономичную работу котла в эксплуатационном режиме. Результаты сжигания водоугольного топлива в котле представлены в табл. 2.

Установка создана по технологии и чертежам ЗАО НПП «Сибэкотехника» при финансовой поддержке и участии специалистов УК «Проко- пьевскуголь».

Результаты проведенных опытно-промышленных работ по приготовлению ВУТ и сжиганию его в котле со слоевой топкой показали, что снижение расхода угля более чем в два раза с одновременной подачей ВУТ в количестве до 2 т/ч обеспечивает увеличение тепловой мощности котла в 1,4 раза с соответствующим повышением давления пара. При этом наблюдается устойчивая работа котла при снижении подачи ВУТ до 50% от максимальной. По результатам замеров вредных выбросов определено, что при совместном сжигании угля и ВУТ происходит снижение удельных выбросов СО в 2,1 раза и NOx в 1,3 раза. Расчеты показали, что стои мость 1 Гкал при использовании ВУТ снизилась более чем в 1,5 раза.

Таблица 3. Характеристики работы котла КП-0,55 на ВУТ.

Наименование показателя Единица измерения Значение
Расход ВУТ л/ч 60-90
Давление ВУТ МПа 0,2-0,4
Давление сжатого воздуха МПа 0,2-0,4
Разрежение в камере сжигания Па 30-80
Температура в камере сжигания °С 950-1050
Температура за котлом °С 180-260
Давление пара МПа 0,4-0,7
Паропроизводительность т/ч 0,5-0,8

В настоящее время объемы производства ВУТ позволяют обеспечить топливом не только котельную шахты. Излишки топлива отгружаются для ОАО «Хлеб» (г. Новокузнецк), где на сжигание ВУТ переведен газомазутный паровой котел КП-0,55 (рис. 4). Отгрузка топлива из аккумулирующей емкости установки шахты «Тырган- ская» производится насосом непосредственно в автоцистерну объемом 2 м 3 . Расстояние доставки составляет около 50 км. Выгрузка ВУТ производится в аккумулирующую емкость на территории котельной хлебозавода. Сжигание ВУТ в котле производится по принципу низкотемпературного вихревого горения. Зажигание ВУТ осуществляется с использованием существующей системы подачи высокореакционного топлива (нефти).

Основные характеристики работы котла на ВУТ представлены в таблице 3.

В результате применения ВУТ экономический эффект составил более 2,5 тыс. руб. при замене каждой тонны жидкого нефтяного топлива.

В 2005 г. на Беловском заводе горношахтного оборудования (БЗГШО) (Кемеровская обл.) смонтирован и запущен в эксплуатацию пилотный технологический комплекс по приготовлению и сжиганию ВУТ (рис. 5). Одновременно на БЗГШО создана брикетная установка по производству брикетного топлива из угля и угольных шламов. На этом же заводе в настоящее время решаются задачи организации изготовления необходимого комплекса оборудования для комплектации модульных установок приготовления ВУТ, брикетных установок и технологических комплексов, поставки сопутствующего оборудования, сборки разработанных комплексов и обучения эксплуатационного персонала.

Читайте также:  Установка spore с кряком

Приведенные выше результаты опытно-промышленных и промышленных работ по сжиганию нового жидкого вида топлива из угля — экологически чистого композиционного водоуголь- ного топлива — позволяют сделать вывод о том, что широкое внедрение ВУТ позволит значительно снизить затраты на выработку тепловой и электрической энергии за счет исключения из топливного баланса дорогостоящих видов топлива и эффективного использования угля при его сжигании, а также сократить уровень вредных выбросов в атмосферу.

источник

Водоугольное топливо: производство с помощью электромагнитных технологий

Большая цена на традиционные энергоносители (газ и топочный мазут) заставляет искать пути их замещения более дешевыми источниками, что позволит снизить себестоимость тепловой энергии. Одним из наиболее перспективных продуктов для такого замещения является водоугольное топливо – смесь измельченного угля (фракция 1 … 70 мкм), воды и реагента. Оно характеризуется хорошей теплотворной способностью и высокой степенью сгорания.

Преимущества водоугольного топлива

  • температура воспламенения – 800-850°С;
  • температура горения – 950-1150°С;
  • теплотворная способность – 3700-4700 ккал.
  • степень сгорания углерода более 99 %;
  • более низкая стоимость;
  • снижается количество вредных выбросов в атмосферу;
  • пожаро- и взрывобезопасно.

Водоугольное топливо: основы производства

Для получения водоугольного топлива преимущественно используется уголь газовых марок, который характеризуется большим содержанием летучих веществ. Он доставляется на открытую площадку, после чего фронтальным погрузчиком подается в приемный бункер дробилки. Для измельчения каменного угля используются шаровые, валковые и молотковые мельницы. Практически каждое из таких устройств характеризуется сложностью и громоздкостью используемого оборудования, а также большими энергозатратами. Это требует внедрения новых и более эффективных измельчителей в процессы приготовления водоугольного топлива.

Почему аппараты вихревого слоя?

Конструкция первого аппарата вихревого слоя была предложена в 60-х годах прошлого века. Такое устройство представляет собой асинхронный двигатель, в котором вместо ротора располагается рабочая зона. Аппарат подключается к трехфазной сети, благодаря чему начинает генерироваться вращающееся электромагнитное поле промышленной частоты. Обрабатываемый материал подается вместе с ферромагнитными элементами в рабочую зону. Под воздействием поля элементы начинают вращаться и оказывают ударные воздействия на материал. За счет этого, а также других сопутствующих факторов (высокого локального давления, электролиза, акустического воздействие и др.) обеспечивается интенсивное диспергирование и перемешивание компонентов водоугольного топлива.

Аппараты вихревого слоя лишены недостатков традиционных промышленных мельниц – больших габаритных размеров и низкой энергоэффективности. Кроме того, они могут встраиваться в уже существующие линии по производству водоугольного топлива без существенных изменений и затрат.

Результаты испытаний аппаратов вихревого слоя типа АВС-150

Компания GlobeCore занимается серийным выпуском аппаратов вихревого слоя типа АВС. Во время одного из последних испытаний нами проводились исследования процессов доизмельчения каменного угля и последующего приготовления водоугольного топлива в аппарате АВС-150. В результате были получены следующие результаты:

  • доизмельчение каменного угля фракций 10-15 мм до угольной пыли, не превышающей 300 мкм;
  • установлено, что аппараты можно использовать как для доизмельчения, так и для смешивания угля с водой;
  • благодаря тщательному смешиванию добавление пластификатора в топливо не обязательно;
  • при работе аппарата в потоке приблизительная производительность АВС-150 по водоугольному топливу будет равна 3 м 3 /ч;
  • энергозатраты составили 9 кВт/ч на тонну. Аналогичный показатель для вибрационной мельницы – 55 кВт/ч;
  • теплотворная способность полученного топлива – 42000 ккал.

Таким образом, используя дешевый угольный шлам и аппарат вихревого слоя АВС-150, можно производить водоугольное топливо, которое по теплоотдаче абсолютно ничем не уступает ни газу, ни топочному мазуту и превосходит их по экономичности.

Аппараты вихревого слоя могут использоваться в системах:

  • подготовки топлива для сжигания;
  • подготовки водоугольного топлива;
  • совместного сжигания каменного угля и биомассы.

Для того, чтобы оставить заявку на приобретения оборудования для производства водоугольного топлива, Вы можете связаться с нами по одному из контактов.

источник