Разработки ЭНИНа

Сотрудниками Энергетического института (ЭНИН) им. Г.М. Кржижановского разработаны два типа установок высокоскоростного пиролиза канско-ачинских углей: с применением комбинированного теплоносителя и с термоконтактным коксованием топлива в кипящем слое.

На рисунке 4.2 представлена одна из принципиальных технологических схем термической подготовки углей с комбинированным теплоносителем при его комплексном использовании на современных ТЭС, разработанные в Энергетическом институте им. Г.М Кржижановского.

Рис. 4.2. Принципиальная схема комплексного использования топлива на электростанции в аппаратурном оформлении ЭНИН: 1 – бункер сырого топлива;

2 – углеразмольная мельница; 3 – циклон сухой пыли; 4 – реторта нагрева топливной пыли; 5 – циклон горячей топливной пыли; 6 – камера смешения горячей пыли с теплоносителем; 7 – реактор-пиролизер; 8 – циклон горячего кокса;

9 – технологическая топка; 10 – котел

Схема отработана на опытно-промышленных установках Калининской ТЭЦ и на Красноярском заводе «Сибэлектросталь». Схема термоконтактного коксования углей отработана на опытно-промышленной установке производительностью 6 т/ч в г. Екатеринбурге. На территории Красноярской ТЭЦ-2 была построена энерготехнологическая установка по полукоксованию углей Канско-Ачинского бассейна производительностью один миллион тонн угля в год (175 т/ч), но, к великому сожалению, установка не была пущена в работу.

Влажный уголь проходит стадию дробления, а затемразмалывается в молотковой мельнице с одноввременной подсушкой дымовыми газами. Пылегазовая смесь из мельниц поступает в циклоны, где угольная пыль отделяется от дымовых газов и направляется в реторту нагрева. В реторте угольная пыль смешивается с дымовыми газами , поступающими из технологической топки, в результате чего нагревается дотемпературы 520 – 570 К.Образовавшаяся пылегазовая смесь поступает в циклон, из которого угольная пыль подается в камеру смешения реактора-пиролизёра. Низкокалорийный газ направляется в топочную камеру котла, а горячий полукокс поступает в реактор.

В реакторе образуется парогазовая смесь, состоящая из газа, смол, пирогенетической воды и полукокса. Парогазовая смесь направлявляется в отделение газоочистки и конденсации.

В результате получается газ, содержащий примерно поровну СО и СН₄, Н₂, около 12% СО₂, остальное – балласт и смолы. При пиролизе канско-ачинских углей выход смол может достигать 40 – 50 % по потенциальной теплоте угля.

Прцесс термического разложения угля в реакторе происходит при атмосферном давлении. Твёрдым теплоносителем является пылевидный кокс, нагретый до температуры 900 – 1200 К в технологической топке за счет его частичного сжигания с малым избытком воздуха.

Сжигание полукокса на котлах БКЗ-320 Красноярской ТЭЦ-1 и на полупромышленной установке кафедры ТЭС ПИ СФУ показало целый ряд его преимуществ по сравнению с исходным канско-ачинским углем, а именно:

– снижение оксидов азота в 2 – 2,5 раза;

– уменьшение загрязнения поверхностей нагрева топочной камеры и конвективных поверхностей нагрева котла.

Анализ предлагаемых технологий, разработанных в ЭНИНе, имеет целый ряд недоработок, которые в настоящее время не позволяют их применить для ТЭС.

Не представляется возможной, по условиям взрывобезопасности транспортировка горячего полукокса к горелкам котлов, которые будут расположены на приличном от пиролизных установок расстоянии. По технологическим условиям работы горячий (660 ^оС) полукокс имеет очень грубый помол, и его требуется домолоть на мельницах ТЭС, что также взрывоопасно. В связи с этим требуется разработка таких технологических схем и устройств, термическую подготовку в которых можно было проводить в условиях действующей тепловой электростанции. Более подробно этот вопрос рассмотрен в параграфе 4.4.