Бұл жағдайда ауыр элементтердің белгілі бір изотоптарының ядроларының тізбекті ыдырау реакциялары кезінде жылу бөлінеді: уранның табиғи изотопы U235 және уранның жасанды изотопы U233 және плутоний Ru239.
Отынның жану жылулығы
Ұшпа шығарындылар мен ұшпайтын қалдықтардың сипаттамасы
Отынның минералды қоспалары
Температураға байланысты қатты балқитын күл (сұйық балқу күйінің бастапқы температурасы 1425°С жоғары), орташа балқу (сұйық балқу күйінің бастапқы температурасы 1200°С-тан 1425°С-қа дейін) және төмен балқитын (бастапқы температура) сұйық балқу күйі 1200 °С - кем).
Отын ылғалдылығы
Гидратталған ылғал – бұл минералды отын қоспаларының, негізінен кальций күкірт қышқылының (CaSO4,2H2O) және алюмосиликатты (балшық) (Al2O3,2SiO2,2H2O) кристалданған ылғалдылығы. Бұл әдіс отынның толық ылғалдылығын анықтамайды, себебі 105°С температурада отын өзінің барлық ылғалдылығын жоғалтпайды (мысалы, алюмосиликаттың кристалдану суы тек 500°С температурада бөлінеді). .
Отынның классификациясы және ҚР шығатын негізгі кендер Отынның қасиеті көп факторларға тәуелді, олардың ішінде маңыздысы
Масса бойынша Njan=7,5-9,5% сутегі жоғары болғандықтан, Жәңгіш тақтатастары да 80-90% ұшқыш заттардың шығарындылары жоғары және тез тұтанғыш болып табылады.
Отынның органикалық құрамы, ұшпа шығарындылар мен жылу бөлгіш қабілеті арасындағы тәуелділік
Генераторлық газдар мен жер асты газдандыру газдарының жылулық мәні Qtk 3,354,19МДж/м38001000ккал/м3 аралығында өзгереді, бірақ соңғысының жылулық құндылығы артуы мүмкін.
Жану өнімдерінің теориялық көлемі
Құрғақ газдардың теориялық көлемі V0k.g теориялық қажетті ауа көлеміне V0a жақын, бірақ әрқашан осыдан аз. Оттықтағы және газ өткелдеріндегі ауаның артықшылық коэффициенті үш атомды газдарды, оттегі O2, толық емес жану өнімдерін - көмірқышқыл газы СО, сутегі H2, метан CH4 және түтін газдарындағы ауыр көмірсутектерді талдау арқылы анықталады.
Ауа артықшылық коэффицентін анықтау
100 – коэффициент, ауа көлеміндегі азот мөлшері 79%. Түтін газдарындағы азот мөлшері, н/кг, тең: 2,35) отындағы азот мөлшері, н/кг; қатты және сұйық отындар азоттың аздығына байланысты назардан тыс қалуы мүмкін.
Жану өнімдерінің энтальпиясы
Химиялық тепе-теңдік және әрекеттесуші массалар заңы
Химиялық тепе-теңдіктің температурадан тәуелділігі
Химиялық реакцияның жүруі мен ығысуы
Су буының және көмірқышқылының диссоциациясы Су буының диссоциациясы
Жану процестері кезінде жану өнімдеріндегі көмірқышқыл газының парциалды қысымы төмен, 10-20 кПа (0,1-0,2 кгс / см2), сондықтан СО2 диссоциациялану дәрежесі сәл жоғары және 1500 ° C кезінде 1,7% құрайды, және 2000 ° C температурада - 8%.
Диссоциацияның жану температурасына әсері
Химиялық реакцияның классификациясы
Реакция жылдамдығының температурадан тәуелділігі
Мысалы, Т=300 К кезінде инертті газдағы активтену энергиясы Е=83800 МДж/моль молекулалар саны мынаған тең: ал газдың жалпы кинетикалық энергиясы небәрі 3,3 есе.
Реакция жылдамдығына қысымның әсері
Бұл жағдайда тотықтырғыштың мөлшері CA 0,5 және тотықтырғыштың концентрациясы 1CA0,5 тең болғанда реакцияның максималды жылдамдығына жетеді.
Реакция жылдамдығының уақытқа байланысты өзгеруі
Тізбекті реакциялар
Сонымен (4.31) және (4.32) реакциясынан кейін реакцияны тудырған әрбір хлор атомы HCl екі молекуласын түзгеннен кейін қайта қалпына келеді.
Жылулық өздігінен жалынданудың стационарлық теориясы Ыдысқа салынған жаңғыш қоспадағы химиялық реакцияны
Критикалық нүктеде жылу бөліну қарқындылығы жылу берілу интенсивтілігіне тең (4.6-суреттегі Qp және Qt сызықтары), ал егер T0 температурасын T0k-тан жоғары арттырсақ, жылу бөліну қарқындылығы артады ( Qp және QTII сызықтары 4.6-сурет).
Жылулық өздігінен жалынданудың стационарлы емес теориясы Өздігінен жалындану процесінің уақыт бойынша жүруін, яғни
Бугенераторларының оттықтарында азот оксидінің түзілуі Булы қазандықтар отындықтарында және ішкі жану қозғалтқыштарында
Мұндағы σ – азот оксидтерінің өлшемсіз концентрациясы, ал өлшемсіз уақыт – Н0 k2CO2CN0/CNO. Көрсетілген шамамен теңдіктер кішірек. 4.68) әртүрлі отындар бойынша тәжірибелік мәліметтер өңделді (4.10-сурет) және тікелей реакцияның жылдамдығының тұрақтысы k2 м3/(кмоль∙с) анықталды (4.66).
Төмен сортты отындарды электр станцияларында жағудың ерекшеліктері
Төмен сортты отындарды жағудың сенімділігін және үнемділігін арттыру жолдары
13] сәйкес, парниктік газдың әрбір 1050 кДж/кг төмендеуі 1%-ға азаюына, ал жалпы жылу бөлуден жылу мөлшері бойынша мазуттың (газдың) үлесінің әрбір 10%-ға ұлғаюына әкеледі (осы отындарды жағу кезінде негізгі отындар) пайдаланылған газдардағы итарқалардың санын шамамен 2% арттырады. Мысалы, ТП-109 және ТЭЦ-312 типті қазандықтар үшін салыстырмалы жану жылуының екі есе жоғарылауы бу өнімділігін шамамен 33%, ал ТП-100 типті жылу кернеуі төмен қазандық үшін - 28% төмендетеді. , яғни орта есеппен жану жылуы 2-ге азаяды. факторды азайту будың шамамен 30% аз бөлінуіне әкеледі. Жану жылуының мұндай салыстырмалы түрде аз өзгеруінің өзі жалынның өзегіндегі температураны шамамен 65°С төмендетіп, q4-ті 0,8%-ға арттырады [14].
Шнитцер оттықтағы ауаның басымдылық коэффициентін 1,05-ке тең ұстауды және 26-30 м/с екіншілік ауа жылдамдығы кезінде екіншілік-бастапқы ауа қатынасын 1,4-1,6 тең ұстауды ұсынады [27]. Жоғарыда аталған қағидалар шымтезек газбен және жылыту майымен бірге жағу кезінде ТП-170 және ПК-14-2 типті қазандықтарға қолданылады. ТП-170 және ПК-14-2 қазандықтарында ZPA типті негізгі отынды пайдалану кезінде қосымша газ отынының орны 5.8-суретте көрсетілген.
Қазан айында ПК-14-2 1750 мм бағытталған қалқаннан төменгі қашықтыққа және ZPA типті отын амбразураларының жоғарғы жиегінен 1015 мм жоғары қашықтыққа қосымша жоғарғы қабатқа қосымша отын орнатылды. Осы қазандық қондырғысының конструктивтік ерекшеліктері төменгі қабаттың қыздырғыштарын үлгілік зерттеулер негізінде табылған 9000 мм белгідегі суық шұңқырдың биіктігінде орналастыруға мүмкіндік бермегендіктен, олар бірдей тік бағытта орнатылды. 10000 мм белгісінде үстіңгі қабаттың оттықтары сияқты, бірақ олардың шыңдары 10° төмен және артқы қоршау үшін де бірдей. Отынның қосымша ығысуларының шығуындағы ауаның жылдамдығы (Да = 650 мм) agm = 1,05 және номиналды жүктеме кезінде 35 м/с болды.
Төмен сортты отындарды жаққан кезде қожданумен күресу
Тікелей үрленетін және әрбір шаң жүйесіндегі шаңды екі отын блогына тарататын BKZ-E20-140PT типті қазанды пайдалану тәжірибесі қазандық оттығының сол және оң жағындағы температура айырмашылығы 100-ге жетуі мүмкін екенін көрсетті. Іс жүзінде номиналды жүктемелерде 150 ° C. Сонымен қатар, пульсацияның орташа квадраттық амплитудасы экрандарды кезектесіп үрлеу кезінде 43-100 ° C-қа тең болды және күніне бір рет үрлеу кезінде 50-120 ° C-қа жетті [9].
Қыздыру беттерінің эрозиясы мен коррозиясын алдын алу
Мұндай қазандықтардың экрандық жүйелері Х2 типті орташа легирленген болаттан қарағанда күкіртсутекті коррозияға 20 есе төзімді Х18Н9Т және Х18Н12Т класындағы хромникельді болаттан жасалғаны орынды. Х18Н9Т, Х18Н12Т және Х28 типті болаттар қазандықтың жұмыс жағдайында жұқа, тығыз, химиялық біртекті оксидті қабықшаларды қамтамасыз етеді. Күшті қазандық қондырғыларынан көлемі 10-15 мм шлак бөлшектерінің бөлінетіні байқалды, бұл РАС пакеттерінің тез сырғып кетуіне жағдай жасайды.
Ауа жылытқышының жұмыс істеу сенімділігінің негізгі шарты қабырға температурасын tC T оның кез келген бөлігінде шық нүктесінің температурасынан tp 5-10°С жоғары ұстау болып табылады. Здановскийдің мәліметтері бойынша қазан айында РАС-ты КАЗ-ға ауыстыру ТП-100 10 мыңнан астам шартты отын үнемдеу есебінен 267 мың рубльді құрайды. Бұл бірдей құбыр диаметрінде жылу және электр энергиясын өндіру үшін 10-15 ° С төмен температуралы күкірт қышқылы коррозиясының алдын алу қорын (ауа ағынына байланысты қабырға температурасының ауытқуы) пайдалануға мүмкіндік береді.
Егер құбырлардың диаметрі 2 есе ұлғайса, мұндай құбыр қабырғасының температурасы жылу алмасудың төмендеуіне және құбыр арқылы газ ағынының жылдамдығының артуына байланысты 13-20 ° С жоғарылайды және оның пайдалы бөлім 4 есе артады. Егер бірінші құбырлар қабырғаларының температурасының 13-20°С көтерілуі Гст > тр С жағдайын қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз болса, онда температураның көтерілуін қыздыру цистерналарындағы ауаның алдын ала қыздыру есебінен қамтамасыз ету керек (сынамаларды іріктеу арқылы). турбиналардан шығатын бу). Суреттен қабырғаның температурасы 50°С-тан 62°С-қа дейін көтерілгенде, сұйық қабықшада күкірт қышқылының концентрациясы пайда болады, яғни нақты жағдайда күкірт қышқылының таза коррозиясы болмайды.
Қазақ энергетика ғылыми-зерттеу институтының мәліметтері бойынша абразивті материалдың концентрациясының 16 г/м3-ден 80 г/м3-ке дейін өзгеруі тозу дәрежесіне әсер етпейді. Бұл мақсатқа жету үшін 5.22 және 5.23-суреттерде көрсетілгендей, шаң желбезек ағынынан ең үлкен күлді кетіруге мүмкіндік беретін құрылғыларды қолдануға болады. Ворошиловград ГРЭС-те су қоймаларын эрозиядан қорғау үшін БЗИ оңтүстік тармағымен дайындалған қоспасы сәтті қолданылады, %: кварц құмы – 5-28; көмір күлі - 40-70;
Төмен сортты отындарды жағудың жаңа әдістері
Сонымен қатар, жану процесінің температурасының төмендеуіне, сонымен қатар қайнау қабатындағы отынды газдандыру ерекшеліктеріне байланысты азот оксидтерінің шығарындысы 30-50% -ға азаяды. Жалынмен жану әдісімен салыстырғанда отынның жану аймағында тұру уақытының артуы (30-200 есе) қабаттардан тазартылған күл қалдықтарында жанғыш отынның аз мөлшерін (Sg<2%) қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Температураны 900-950°С жоғары көтеру азот оксидтерінің бөлінуін жоғарылататындықтан және күкіртпен байланысу дәрежесін айтарлықтай төмендететіндіктен, бөлшектердің жануының қайнау қабатының төменгі және ортаңғы учаскелерінде аяқталуы жөн. , ал қабаттағы күйген бөліктердің концентрациясы жоғары емес, біз қабаттың және сіңіргіш материалдың қанағаттанарлық орташа температурасына ие бола аламыз.
Мұндай көпіршіктердің қабат арқылы өтуі қабаттың орташа температурасымен салыстырғанда жергілікті температураның 100-200°С жоғарылауына әкеледі. Олар 0,5 Дномнан 1Дномға дейінгі жүктемені реттеу ауқымын ұсынады; бұл ретте тақтатас күкіртінің 75%-ға дейіні олардың күлімен байланысты.
Негізгі қағидалар
Күлі көп отындардың сапасын тұрақтандыру
Отынды газдандыру
Мысалы, 1000 МВт электр стансасын отынмен қамтамасыз ету үшін диаметрі 3,9 м және сағатына 30 тонна көмір шығаратын 10 газ генераторы қажет. Сұйық қабаты бар газ генераторының ПӘК біліктерінің диаметрлері бірдей қабаттық газ генераторларының ПӘК-інен 10-12 есе жоғары. 2 МПа қысыммен сұйық қабатта газдандыру кезінде процестің қарқындылығы аудан бірлігіне көмір шығыны бойынша 5,8 т/(сағм2)-ден 10 т/(сағм2) дейін жетеді. төсек.
Оттық торының астында қысымы 1800-2400 даПа болатын үрлегіш қарастырылған, ол 0°С-та 2-3 м/с (шахтаның толық учаскесі бойынша есептелген) шығынын және 0 абсолютті қысымды қамтамасыз етеді, 1 МПа қамтамасыз етілген. Жанармай багына газдың түсуін болдырмау үшін көмірқышқыл газы газ генераторындағы газ қысымынан 200–500 Па жоғары қысыммен отын багіне беріледі. Тыныш күйінде 0,5 м-ге тең отын қабатының қалыңдығы үрлегіш берілген кезде 1,5 м-ге дейін артады, ал газ генераторы жұмыс істегенде оның тығыздығы бірнеше есе азаяды.
Осындай жоғары температураның арқасында ЖЭО-ның ПӘК-і ЖЭО-сы бар ЖЭО жағдайында 38%-ға қарсы 48%-ға жетуі мүмкін. Бұл жағдайда түтін газдарын тек H2S емес, күлден де мұқият тазалау керек (күл мен шаң қалдықтары 10 мг/кг газдан аспауы керек). Алынған генератор газы (СО = 42,5%, Н2 = 38,2%, Q rv = 10,5 МДж/м2) радиациялық, содан кейін конвективті газ салқындатқыштарында салқындатылады, H2S және шаңнан тазартылады және жанармай құю станциясының жану камерасында жағылады.
Есептеулер көрсеткендей, газдың бастапқы температурасы 1200 °C болатын, үш газ турбинасы мен бір бу турбинасынан тұратын 500 МВт қондырғысы үшін әрқайсысы диаметрі 9 газ генераторында барлығы 200 т/сағ көмірді газдандыру қажет. 2,4 м, ал BFG отынның жоғары жану жылуы тиімділігі 39,5% құрайды.
Оларды электр станцияларының базасында кешенді пайдаланған кезде төмен сортты отындарды термиялық дайындау
100°С/с қыздыру жылдамдығында қыздыру кезінде отынның органикалық бөлігінің ыдырауы тіпті температура 500-550°С жеткенде де байқалмайды. ENIN зерттеулері бойынша пиролиздің ең тиімді температуралық режимі битумды көмір үшін 550-650°С және жанғыш тақтатас үшін 500-550°С аралығында болады. 2-ЖЭО-ның ЭТХ-175 ірі тәжірибелік-өндірістік қондырғысы және Прибалтика тақтатастарында жұмыс істейтін Эстон ГРЭС-інің тәулігіне 3000 тонна тақтатас шығаратын тәжірибелік-өндірістік УТТ-3000 қондырғысы салынды.
Есептеулер 12 млн
Электр станциялардың базасында төмен сортты отындарды жақсартудың басқа әдістері
Жану камераларындағы азот оксиді
NO түзілу жылдамдығы жалын температурасына байланысты экспоненциалды түрде өзгереді, сондықтан NOx концентрациясын төмендетудің ең маңызды жолы жалын температурасын төмендету болып табылады.
Турбулентті жануды модельдеу үшін қолданылатын математикалық модельдер
О және ОН түзілу реакцияларының тепе-теңдігі немесе ішінара тепе-теңдігі туралы болжамдарды пайдалана отырып, O және OH концентрацияларын есептеу әдістерін қарастырайық. Зельдович механизмінің 3 реакциясы бойынша – ОН радикалдарының қатысуымен азот оксидінің түзілуі жалпы азот оксидінің мөлшеріне көп әсер етпейді, ал жалпы NO жану камерасының жұмыс режиміне байланысты. Атомдық оттегінің химиялық балансын, O2 диссоциациялану-рекомбинация реакциясының тәуелсіз балансын және Flamelet моделімен есептелген концентрацияны пайдалана отырып, NO шығарындыларының деңгейін есептеу нәтижелері бойынша тәжірибелік деректермен ең жақсы сәйкестік анықталған кезде байқалады. Flamelet шеңберінде алынған оттегінің атомдық концентрациясының мәнін есептеу, 93, 3%-дан 99,0%-ға дейін (тәжірибе -100%).
490480 Па (жану ауасының артықшылық коэффициенті = 6,07) арық қоспаның жануы кезінде жану камерасындағы NO шығарындысының деңгейі k-RSM турбуленттілік моделі арқылы болжанады.
Жаңа аз эмиссиялы микромодульді ауа форсункалары
