Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Водоугольное топливо, водоуголь (сокращения: ВУТ, ВВП, CWS, CWSM, CWM) — жидкое топливо, которое получают путём смешивания измельченного угля, воды и пластификатора. Используется на теплогенерирующих объектах, в основном как альтернатива природному газу и мазуту. Позволяет существенно сократить затраты при производстве тепловой и электрической энергии.[источник не указан 1076 дней]
Содержание
Общая характеристика
Водоуголь имеет заданные реологические (вязкость, напряжение смещения), седиментационные (сохранение однородности в статических и динамических условиях) и топливные (энергетический потенциал, полнота выгорания органических соединений) характеристики. Параметры водоугля четко регламентированы национальными стандартами Китая, которые могут применяться в качестве эталона
| Параметры |
І КЛАСС |
ІІ КЛАСС |
ІІІ КЛАСС |
Стандарт Китая
|
| Содержание угля, % |
65 |
6365 |
6063 |
GB/T18856.2
|
| Вязкость |
1200 мПа/с |
GB/T18856.4
|
| Теплота сгорания (низшая), Ккал |
4700 |
4420 — 4660 |
4000 — 4420 |
GB/T 213
|
| Зольность, |
6 |
68 |
810 |
GB/T 213
|
| Содержание серы, |
0,35 |
0,350,65 |
0,650,80 |
GB/T 214
|
| Температура плавления золы |
1250 |
GB/T 219
|
| Частицы более 300 мкм, % |
0,05 |
0,050,20 |
0,200,80 |
GB/T18856.3
|
| Частицы до 75 мкм, |
75,0 |
|
| Содержание летучих, % |
30 |
2030 |
20 |
GB/T18856.7
|
Содержание технологии
Приготовление ВУТ
Основной принцип в приготовлении водоугольного топлива заключается в обеспечении стабильности измельчения угля с заданными параметрами и четкого соблюдения концентраций вспомогательных веществ, что приводит к улучшению реологических свойств и стабильности процесса горения.[1]
На сегодняшний день существуют различные способы помола угля, но наиболее отработанный и изученный способ заключается в использовании шаровых мельниц непрерывного мокрого размола.
Уголь газовых марок доставляется на открытую площадку завода. Фронтальный погрузчик подает уголь в приемный бункер двухвалковой дробилки, откуда размолотый до фракции 3-6 мм уголь направляется для дальнейшего помола в шаровую мельницу, в которую с помощью дозаторов подается техническая вода и присадка. Происходит мокрый помол угля с присадкой до фракции 0-300 мкм. Водоугольное топливо через фильтр загружается в накопительные ёмкости с перемешивающим устройством. Топливо фракции 71-300 мкм возвращается в мельницу для дальнейшего помола. Готовое топливо из накопительной ёмкости загружается в цистерны для транспортировки.
Уголь для топлива
Как видно из классификации и качественных требований к водоугольному топливу, для приготовления должны применяться только высококачественные энергетические угли с низким содержанием серы и золы.
Вода
В процессе приготовления топлива значительное внимание уделяется контролю элементарного состава. Это обусловлено необходимостью соблюдения экологических норм, а также позволяет продлить срок эксплуатации оборудования. Поэтому, для приготовления топлива используют только предварительно подготовленную, очищенную воду.
Пластификаторы
Использование пластификаторов в водоугольном топливе обусловлено необходимостью обеспечения особых характеристик: низкой вязкости, хорошей текучести, длительной стабильности взвешенных частиц угля. Наиболее часто применяются примеси на основе технических лигносульфонатов, гуминовые реагенты (натриевые соли гуминовых кислот различных фракций), полифосфаты, которые эффективно действуют в щелочной среде (при рН = 9 13 при 40 % воды в топливе).
Приготовление в вибромельницах
Для мокрого помола (вторая стадия) чаще всего использовались вибромельницы различных конструкций. В качестве мелющих тел в вибромельницах используются шары диаметром 20—50 мм. Выбор диаметра шаров определяет грансостав ВУТ на выходе мельницы. Практика использования вибромельниц показала, что для достижения проектных значений грансостава и влажности ВУТ на выходе вибромельницы обязательно должен быть установлен классификатор для разделения продукта помола на готовый (с грансоставом менее заданного) и требующий повторного помола. Таким образом, приготовление ВУТ в вибромельницах, как правило, реализует замкнутый цикл помола.
Дополнительно, к мокрому помолу в вибромельницах целесообразно применение дополнительных гомогенизаторов. Энергозатраты на приготовление ВУТ в вибромельницах составляют обычно от 55 кВт*ч/т, без учёта рециркуляций продукта.
Приготовление в ГУУМП
В 2009 году группой компаний Амальтеа был разработан и успешно протестирован Гидроударный Узел Мокрого Помола (ГУУМП), реализующий открытый цикл приготовления ВУТ с заданными характеристиками. Приготовление ВУТ в ГУУМП осуществляется за один проход. Одновременно с мокрым помолом в ГУУМП осуществляется гомогенизация суспензии. Энергозатраты на приготовление ВУТ в ГУУМП составляют 8…10 кВт*ч/т, при этом рециркуляция продукта не требуется. ГУУМП позволяет получить водоугольное топливо, стабильное на протяжении не менее 3..5 суток без применения добавок-пластификаторов, что существенно упрощает технологию приготовления ВУТ. Данная стабильность вполне достаточна для большинства применений ВУТ. При необходимости длительного хранения ВУТ (например, для транспортировки) возможно применение пластификаторов. Также поддержание стабильности ВУТ возможно путём периодической рециркуляции в ёмкостях хранения ВУТ.
Транспортировка ВУТ
Водоугольное топливо является пожаро- и взрывобезопасным на всех стадиях его производства, транспортировки и использования. Процессы изготовления и сжигания разграничены, что позволяет не загрязнять городскую окружающую среду при транспортировке угля. Доставка топлива осуществляется в цистернах автомобильным или железнодорожным транспортом.
Сжигание ВУТ
Водоугольное топливо доставляется на котельную в готовом виде. Хранение топлива происходит в закрытых ёмкостях (необходимый объём определяется согласно «СНиП II-35-76» Архивная копия от 8 мая 2013 на Wayback Machine из расчета 5-суточного объёма потребления). Для защиты от замерзания топлива ёмкости покрываются теплоизоляционным слоем 50 мм и слоем из легкого металла для защиты от внешнего воздействия.
Подача водоугля на сжигание осуществляется насосами из ёмкостей хранения через перемешивающие устройства. Для качественного распыления к узлу перемешивания горелки компрессор подает сжатый воздух. Предварительный подогрев камеры сжигания происходит дизельным топливом или природным газом. При достижении заданной температуры открывается запорная арматура для подачи водоугля на основную форсунку. Водоуголь сжигается путём распыления в факеле. Горелка устроена таким образом, чтобы при распылении получать тонкодисперсные частицы для обеспечения быстрого испарения влаги и стабилизации циркуляции горючих газов в зоне воспламенения. Сам процесс горения проходит в пределах 950—1150 ° С.
Сгорание водоугольного топлива можно разделить на две фазы:
— Испарение влаги, сгорание высвобожденных летучих компонентов угля;
— Фаза сгорания твердых частиц.
Важным аспектом такого процесса горения является влияние на высвобождение соединений NOx. За счет низкотемпературного горения и избытка воздуха в камере в пределах до 1,25 обеспечивается минимизация образования этих соединений.
Факельное сжигание
Факельное (камерное) сжигание является на сегодня основным способом сжигания ВУТ, особенно в котлах средней и большой мощности. Геометрия котлов, как правило, позволяет организовать факел внутри камеры сгорания таким образом, чтобы частицы угля, входящие в состав ВУТ, могли полностью прогореть.
К недостаткам способа можно отнести достаточно высокие требования к горелочному устройству котла (форсунке).
Теория сжигания в кипящем слое
При сжигании ВУТ в кипящем слое струя топлива подаётся на нагретый слой инертного материала. Частицы водоугольного топлива, попадающие на кипящий слой, практически мгновенно воспламеняются. Несомненными преимуществами данного способа сжигания являются относительная простота реализации на котлах небольших мощностей, достаточно большой диапазон регулирования мощностей работы котла (без потери КПД), невысокие требования к качеству подаваемого топлива. К недостаткам можно отнести капиталоёмкость организации кипящего слоя на котлах средней и большой мощности, особенно в случае реконструкции последних.
Теория сжигания с газификацией
При сжигании ВУТ в кипящем слое возможны технологические решения по реализации режима газификации ВУТ (пиролиза), для которого ВУТ является идеальным сырьём. В этом случае сжигание осуществляется в две стадии: газификация и непосредственное сжигание полученных газов. В зависимости от технологических особенностей возможна комбинация методов сжигания. Синтезгаз, полученный на стадии газификации, попадая в топку котла увеличивает стабильность горения ВУТ. Недостатком метода на сегодняшний день является отсутствие серийно выпускаемых котлов.
Ограничения применимости ВУТ
Наличие влаги
Влага, которая может составлять до 40 % ВУТ, является балластом и часть энергии от сгорания угля тратится на энергию фазового перехода воды из жидкого состояния в газообразное. Точное значение затраченной энергии считают исходя из теплотворной способности угля. Для углей большинства марок на каждые 10 % влаги тратится 1 % теплотворной способности угля. При сравнении угля и ВУТ сравнивают влажность ВУТ и влажность исходного угля, которая может составлять до 25 %. Например, если исходный уголь имеет влагу 15 %, а полученное ВУТ имеет влажность 38 %, то дополнительно требуется испарить 38 % — 15 % = 23% влаги.
Стабильность ВУТ
Типовое ВУТ, полученное на большинстве установок, сохраняет свою стабильность (не расслаивается) в течение суток-двух, что предполагает использование специальных присадок-пластификаторов.
Абразивный износ форсунок
На первых стадиях применения ВУТ имел место высокий абразивный износ форсунок для сжигания ВУТ. Например, на Новосибирской ТЭЦ-5 первые форсунки служили не более 40 часов. В современных условиях эти вопросы решены, вплоть до выпуска серийных горелочных устройств для ВУТ, прежде всего китайского производства.
Опыт применения в мире
|
|