Исследование процессов и совершенствование условий сжигания и газификации биомассы в аппаратах с кипящим слоем

Номер гранта:14-08-90045
Область научного знания:фундаментальные основы инженерных наук
Тип конкурса: («Бел_а»)(«бел_а») международный конкурс российско-белорусских проектов
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Рябов Г.А.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Поставленная проблема направлена на решение вопросов увеличения доли возобновляемых топлив в энергетические балансы России и Белоруссии. Важность указанной проблемы связана как с экономией ископаемых топлив, так и с проблемой снижения вредных выбросов, включая учитываемые выбросы парниковых газов. Кроме того, использование местных топлив и отходов решает и социальные проблемы на региональном уровне, повышая занятость населения. Сжигания и газификация биотоплив в кипящем (КС) и циркулирующем кипящем слое (ЦКС) позволяет наиболее полно использовать их энергию даже в случае крайне низкой теплоты сгорания (высокой влажности) и в случаях использования биомассы различного происхождения. Кроме того, существенно снижаются вредные выбросы оксидов азота и серы, достигается возможность совместного сжигания биомассы и ископаемых топлив (угля) в широких пропорциях. В данной работе предполагается получить опытные и расчетные данные для разработок новых технических решений по сжиганию и газификации различных видов возобновляемых топлив в аппаратах с КС. При этом предполагается проанализировать имеющийся опыт (отечественный и зарубежный) и выделить наиболее перспективные технические решения для условий сжигания древесных, сельскохозяйственных и бытовых отходов. Будут рассмотрены два наиболее важных аспекта использования технологии кипящего слоя: собственно процесс выгорания частиц биомассы различных видов и гидродинамика псевдоожижения, в том числе в условиях связанных между собой реакторов с газификацией части биомассы и дожиганием кокса. Научной задачей НИР является создание экспериментальных и теоретических основ для увеличения доли возобновляемых топлив в энергетические балансы России и Белоруссии на основе детального анализа гидродинамики полидисперсного КС, динамики индивидуальных частиц биомассы и их ансамбля, а также химической кинетики и макрокинетики процессов газификации и сжигания биомассы в КС.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Поставленная проблема направлена на решение вопросов увеличения доли возобновляемых топлив в энергетические балансы России и Белоруссии. Важность указанной проблемы связана как с экономией ископаемых топлив, так и с проблемой снижения вредных выбросов, включая учитываемые выбросы парниковых газов. Кроме того, использование местных топлив и отходов решает и социальные проблемы на региональном уровне, повышая занятость населения. Сжигание и газификация биотоплив в кипящем (КС) и циркулирующем кипящем слое (ЦКС) позволяет наиболее полно использовать их энергию даже в случае крайне низкой теплоты сгорания (высокой влажности) и в случаях использования биомассы различного происхождения. Кроме того, существенно снижаются вредные выбросы оксидов азота и серы, достигается возможность совместного сжигания биомассы и ископаемых топлив (угля) в широких пропорциях. Научной задачей НИР является создание экспериментальных и теоретических основ для увеличения доли возобновляемых топлив в энергетические балансы России и Белоруссии на основе детального анализа гидродинамики полидисперсного КС, динамики индивидуальных частиц биомассы и их ансамбля, а также химической кинетики и макрокинетики процессов газификации и сжигания биомассы в КС. В рамках проекта был выполнен анализ современного состояния использования возобновляемых топлив для получения тепла и электроэнергии в России. Этот анализ показал, что наиболее перспективными являются объекты, на которых сжигаются собственные отходы производств. Это объекты лесного комплекса (ЦБК, водогрейные котлы на щепе и отходах лесопиления и деревообработки) и сельского хозяйства (маслоэкстракционные заводы с сжиганием лузги подсолнечника, водогрейные котлы на отходах птицефабрик). Имеются положительные примеры ТЭЦ на ТБО. Имеются перспективы для газификация биомассы в небольших по мощности установках. В дальнейшем могут быть использованы технические решения с получением тепла, электроэнергии и полезных продуктов в системах со связанными между собой реакторами с КС (пиролиз или газификация) и ЦКС (дожигание кокса). Перспективная технология совместного сжигания биотоплив и угля пока еще широко не применяется в России. Разработаны методические основы теплового расчета топочных устройств для сжигания биомассы в кипящем слое на основе учета тепловыделения топлива в различных зонах топки по высоте. Разработана трехзонная физическая модель инженерного метода теплового расчета топочных устройств для сжигания биомассы в кипящем слое. Получены эмпирические зависимости для доли тепловыделения топлива в слое на основе статистической обработки данных промышленных исследований. Выполнены исследования гидродинамики на модели топки с кипящим слоем и модели связанных между собой реакторов с кипящим и циркулирующим кипящим слоем. Выполнен анализ влияния свойств топлив на выбор технологий и определены наиболее предпочтительные виды возобновляемых топлив для газификации и сжигания в кипящем слое. Выполнен анализ влияния свойств топлив на надежность работы аппаратов с кипящим слоем для сжигания и газификации биомассы (коррозия, загрязнения поверхностей нагрева). Рассмотрены и экспериментально исследованы два наиболее важных аспекта использования технологии кипящего слоя: собственно процесс выгорания частиц биомассы различных видов и гидродинамика псевдоожижения, в том числе в условиях связанных между собой реакторов с газификацией части биомассы и дожиганием кокса. Разработаны методы расчета топок с кипящим слоем для сжигания различных видов возобновляемых топлив. Обобщены опытные и расчетные данные для разработки мероприятий по вовлечению в топливный баланс различных видов возобновляемых топлив.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 28.03.2024.
Помог ли вам материал?
0    0