Исследование процессов гидродинамики, кинетики химических превращений, образования и подавления вредных выбросов, включая парниковые газы при использовании новых технологий циркулирующего кипящего слоя

Номер гранта:14-08-90440
Область научного знания:фундаментальные основы инженерных наук
Тип конкурса: («Укр_а»)(«укр_а») международный конкурс российско-украинских проектов
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Рябов Г.А.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Поставленная проблема направлена на решение вопросов комплексного снижения вредных выбросов при сжигании твердых топлив. Технология сжигания в циркулирующем кипящем слое (ЦКС) позволяет существенно уменьшить выбросы оксидов азота и серы. Однако, еще имеются некоторые резервы их снижения. Например, при использовании кислорода вместо воздуха возможно еще более глубокое снижение выбросов. Сложности с улавливанием СО2 в значительной степени связаны с его низкой концентрацией в дымовых газах. Сжигание в среде кислорода с рециркуляцией СО2 позволяет получить поток почти чистого СО2 с парами воды. Новые приложения технологии ЦКС с использованием различных модификаций химических циклов (высокотемпературные циклы с оксидами металлов – носителями кислорода, карбонатные циклы, циклы с газификацией и получением водорода) могут обеспечить как дополнительное снижение традиционных вредных выбросов, так и улавливание СО2 с высокой эффективностью при умеренных затратах. Научной задачей НИР является создание экспериментальных и теоретических основ для использования технологии ЦКС с целью комплексного снижения вредных выбросов, включая парниковые газы. Важней задачей является получение новых знаний по кинетическим характеристикам в новых условиях сжигания, данных о генерации и подавлении вредных выбросов, гидродинамике систем с ректорами ЦКС.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Технология сжигания в циркулирующем кипящем слое (ЦКС) позволяет существенно уменьшить выбросы оксидов азота и серы. Однако, еще имеются некоторые резервы снижения выбросов вредных и парниковых газов. Например, сжигание в среде кислорода с рециркуляцией СО2 позволяет получить поток дымовых газов из почти чистого СО2 с парами воды. Новые приложения технологии ЦКС с использованием различных модификаций химических циклов могут обеспечить как дополнительное снижение традиционных вредных выбросов, так и улавливание СО2 с высокой эффективностью при умеренных затратах. Для установок сжигания и газификации в химических циклах крайне важно обеспечить надежную и высокую циркуляцию частиц в связанных между собой реакторах. Рассмотрены вопросы опускного движения материала в циркуляционном контуре котлов с циркулирующим кипящим слоем и системах со связанными между собой реакторами. Разработаны методические подходы и приведены зависимости для определения основных показателей псевдоожижения в опускных системах. Расчетная модель подтверждена рядом опытных данных, полученных на экспериментальных установках в широком изменении размеров частиц и скоростей ожижающего агента (воздуха). Специфика выгорания топлива в среде кислорода с рециркуляцией CO2 является важным вопросом технологии кислородного сжигания. Вытеснение азота из газового тракта энергоустановки и его замещение CO2 (или CO2 и H2O) окажет существенное влияние на все этапы этого процесса. Снижению температур горения при некоторой интенсификации реагирования может способствовать более активное протекание эндотермических реакций газификации на поверхности коксовых частиц при повышенных концентрациях CO2 или H2O. Другим фактором является уменьшение коэффициента диффузии кислорода в газовой фазе на 20% при замещении азота двуокисью углерода, что снижает скорость реагирования летучих и кокса по крайней мере в промежуточной и диффузионной областях процесса. К настоящему моменту не выработано единой картины горения топлива в условиях кислородного дутья, а имеющиеся литературные сведения противоречивы. С этой целью ОАО ВТИ выполнил экспериментальное исследование динамики конверсии угля в средах O2/N2 и O2/CO2 методом термогравиметрии на дериватографе Q-1500 D. В ходе опытов установлено влияние атмосферы процесса на динамику и общий выход летучих, размеры и морфологию получаемых коксовых частиц, кинетику их выгорания, активность газификационной реакции и т.д. Выполнено исследование характеристик оксидов металлов в различных средах (воздух, кислород, азот, углекислый газ). Обобщены результаты и разработана инженерная методика расчета котлов при сжигании в среде кислорода с рециркуляцией СО2, В рамках проекта Институтом угольных энерготехнологий выполнялись исследования характера горения угля в окислителе с различной степенью обогащения кислородом. В данном исследовании, проведенном в условиях, близких к энергоустановкам с ЦКС, где роль внешнедиффузионного торможения велика, ставилась задача вычленения кинетической и диффузионной составляющих скорости горения с вариацией доли кислорода в окислителе во всем диапазоне конверсии углерода.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 29.03.2024.
Помог ли вам материал?
0    0