Введение
1. Оценка и учет реакционной способности углей при расчете и проектировании энергетических котлов и их топочных устройств
1.1. Опыт использования твердых органических топлив в энергетике (на примере канско-ачинских углей)
1.1.1. Геологическая карта Канско-Ачинского угольного бассейна 13
1.1.2. Теплотехнические свойства канско-ачинских бурых углей 13
1.1.3. Особенности сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна
1.1.3.1. Опыт сжигания канско-ачинских углей в лабораторных условиях 20
1.1.3.2. Опыт сжигания канско-ачинских углей в котельных агрегатах с твердым шлакоудалением
1.1.3.3. Опыт сжигания канско-ачинских углей в котельных агрегатах с жидким шлакоудалением
1.2. Пути совершенствования технологий производства и потребления энергии, вырабатываемой на твердом органическом топливе
1.3. Исследование процессов термохимического превращения твердого органического топлива методом математического моделирования
1.4. Современное состояние теории горения пылевидного твердого топлива
1.4.1. Химическая структура и реакционная способность твердых топлив 33
1.4.2. Стадийность процесса горения пылеугольных частиц 39
1.4.3. Роль процессов сушки, прогрева и выделения летучих веществ при пылеугольном сжигании
1.4.4. Формирование структуры коксового (нелетучего) остатка и природа тепловых потерь с неполнотой сгорания
1.4.5. Горение и газификация углеродной (коксовой) основы 50
1.4.6. Методы оценки и учета реакционной способности энергетических углей
1.5. Исследование механизма и кинетики процессов термохимического превращения углей методом комплексного термического анализа
1.5.1. Характеристика экспериментальных методов термического анализа 63
1.5.2. Промышленные приборы для термического анализа
1.6. Учет качества топлива при расчете и проектировании энергети- 70 ческих котлов и их топочных устройств
1.7. Выводы 74
1.8. Постановка цели и задач исследования 76
2. Комплексный термический анализ: аппаратурное оформление, экспериментально-расчетное обоснование условий определения технических и реакционных характеристик твердых органических топлив
2.1. Совмещенная схема и аппаратурное оформление комплексного термического анализа твердых органических топлив
2.2. Экспериментально-теоретическое обоснование рекомендаций по выбору условий проведения комплексного термического анализа для оценки реакционной способности различных стадий термохимической обработки пылевидного топлива
2.2.1. Влияние теплообмена на поверхности образца 86
2.2.2. Влияние скорости нагрева на результат термоаналитического эксперимента
2.2.3. Влияние размеров пылеугольных частиц на характер термических кривых
2.2.4. Обоснование рекомендаций по определению условий проведения комплексного термического анализа углей
2.3. Технический анализ твердого топлива 107
2.3.1. Применение комплексного термического анализа для определения влажности и выхода летучих веществ твердых органических топлив
2.3.2. Применение комплексного термического анализа для определения зольности твердого органического топлива
2.3.3. Сопоставление результатов термического анализа технических характеристик угля в различных газовых средах
2.3.4. Применение комплексного термического анализа для определения теплоты сгорания твердого органического топлива
2.4. Выводы 117
Теоретическое обобщение и развитие математического аппарата неизотермической кинетики
3.1. Особенность протекания процессов термохимического превращения твердого органического топлива в условиях реальных топливоиспользующих установок
3.2. Неизотермическая кинетика термической деструкции твердых органических топлив
3.3. Теоретические основы неизотермической кинетики процесса горения коксовой основы твердых органических топлив
3.4. Методика экстраполяции данных комплексного термического анализа на различные скорости нагрева
3.5. Выводы 134
Комплексный термический анализ: методика и результаты определения реакционной способности энергетических углей
4.1. Кинетика процесса испарения влаги 13 7
4.1.1. Анализ подходов к исследованию кинетики сушки углей
4.1.2. Методика и результаты определения кинетических параметров процесса испарения влаги
4.2. Кинетика термической деструкции твердых органических топлив
4.2.1. Качественная оценка совместного протекания процессов выделения летучих веществ и выгорания коксовой основы твердых органических топлив в условиях медленного нагрева (термоокислительная деструкция)
4.2.1.1. Термоокислительная деструкция - суммарный процесс выделения летучих веществ и горения коксового остатка
4.2.1.2. Методика расчета кинетических параметров процесса выделения летучих веществ, применительно к условиям высокоскоростного нагрева угля в окислительной среде (термоокислительная деструкция)
4.2.1.3. Первичная обработка экспериментальных данных 155
4.3. Выделение летучих веществ при нагревании твердых органических топлив с различными скоростями (экстраполяция лабора
торного эксперимента применительно к условиям реальных то пливоиспользующих установок)
4.3.1. Определение кинетических характеристик выделения летучих веществ в условиях лабораторного эксперимента (КТА)
4.3.2. Кинетика индивидуальных реакций выделения газообразных горючих веществ и расчетный прогноз их протекания в условиях высокоскоростного нагрева
4.4. Экспериментально-расчетный метод оценки кинетики многостадийных процессов термохимического превращения твердых органических топлив. Алгоритимическое и программное обеспечение обработки результатов термоаналитического эксперимента
4.5. Кинетика горения нелетучего (коксового) остатка
4.5.1. Методика определения кинетических параметров горения коксового остатка твердого органического топлива
4.5.2. Экстраполяция результатов лабораторного эксперимента по определению кинетики выгорания коксового остатка применительно к реальным топочным условиям
4.6. Кинетика взаимодействия углекислого газа и водяных паров с коксовым остатком твердых органических топлив
4.7. Кинетика термических превращений химических компонентов минеральной части
4.8. Выводы 225
5. Экспериментальные исследования процесса термохимического превращения твердого органического топлива в условиях лабораторных, полупромышленных и промышленных установок
5.1. Кинетика термохимического превращения твердого органического топлива при высокоскростном нагреве в условиях лабораторного эксперимента
5.1.1. Экспериментальная установка и методика проведения исследований
5.1.2. Сопоставление результатов комплексного термического анализа и лабораторного эксперимента высокоскоростного нагрева
по определению видимых констант скоростей горения пылевидного твердого органического топлива
5.2. Экспериментальные исследования процесса термохимического превращения пылевидного твердого топлива в условиях полупромышленной установки (огневого стенда)
5.2.1. Описание экспериментального стенда и конструкции устройства для термической обработки твердых органических топлив. Методика проведения исследований
5.2.2. Анализ результатов испытаний устройства и исследования процесса термохимической обработки твердого органического топлива
(на примере березовских углей разной степени окисленности)
5.2.2.1. Исследование процесса шлакования поверхностей нагрева при сжигании продуктов термообработки березовских углей
5.2.2.2. Исследование процесса образования оксидов азота в продуктах сгорания при сжигании продуктов термообработки березовских углей
5.3. Экспериментальные исследования процесса термохимического превращения пылевидного твердого органического топлива в условиях промышленных энергетических установок
5.3.1. Результаты опытно-промышленных испытаний котла БКЗ-320- 140 ТЭЦ АГК при сжигании ирша-бородинского угля
5.3.1.1. Анализ результатов тепловых балансовых испытаний котла БКЗ-320-140ТЭЦАГК
5.3.1.2. Длительность выгорания горючих газовых компонентов летучих веществ (СН4 и СО) при работе котла БКЗ-320-140 ТЭЦ АГК на ирша-бородинском угле в интервале нагрузок (0,7 - 0,9)DHOM
5.3.1.3. Длительность выгорания нелетучего остатка иршабородинского угля при работе котла БКЗ-320-140 в интервале нагрузок (0,7-0,9)Ц,ОИ
5.3.1.4. К вопросу о природе тепловых потерь с неполнотой сгорания ирша-бородинского угля в топке котла БКЗ-320-140 ТЭЦ АГК
5.3.2. Результаты опытно-промышленных испытаний котла БКЗ-500- 307 Красноярской ТЭЦ-2 при сжигании канско-ачинских углей
5.3.3. Результаты опытно-промышленных испытаний котла П-67 Березовской ГРЭС при сжигании березовских углей
5.4. Выводы 326
Аналитические исследования процесса термохимического превращения твердого органического топлива в пылевидном состоянии
6.1. Физико-химическая модель термохимического превращения твердого органического топлива в пылевидном состоянии
6.2. Кинетическая модель термохимического превращения твердого органического топлива
6.3. Диффузионно-кинетическая модель процесса термохимической обработки пылеугольных частиц
6.4. Температурно-временной режим термохимической обработки пылеугольных частиц (на примере канско-ачинских углей)
6.5. Выводы 360
Внедрение результатов комплексного метода определения реакцион- 361
ной способности углей в практику их энергетического использования
7.1. Совершенствование методики и разработка алгоритмического и программного обеспечения совместного расчета степени выгорания и теплообмена в топочных камерах паровых котлов
7.1.1. К вопросу о сажеобразовании при сжигании бурых углей в пылевидном состоянии
7.1.2. Совершенствование методики расчета выгорания пылеугольного факела
7.1.2.1. Методика расчета длительности стадий сушки и выхода летучих веществ при сжигании угля в пылевзвеси
7.1.2.2. Методика расчета длительности выгорания горючих газовых компонентов летучих веществ
7.1.2.3. Методика расчета длительности выгорания нелетучего остатка твердого органического топлива
7.1.2.4. Алгоритм и программная реализация методики позонного расчета выгорания пылеугольного факела и теплообмена в топочных камерах паровых котлов
7.1.3. Расчетная оценка процесса выгорания ирша-бородинского угля в зоне активного горения котельного агрегата БКЗ-320-140 ТЭЦ АГК
7.1.3.1. Кинетические параметры горения ирша-бородинского угля и угольной пыли
7.1.3.2. Расчет степени выгорания в зоне активного горения котельного агрегата БКЗ-320-140 ТЭЦ АГК
7.2. Разработка имитационной динамической модели пылеугольной топки, учитывающей процесс горения и создание на ее основе тренажерных комплексов рабочих процессов топочных устройств
7.3. Практическое использование комплексного термического анализа для разработки рациональных и эффективных способов, устройств и режимов подготовки и сжигания твердых органических топлив в пылевидном состоянии
7.3.1. Обоснование требований к организации процесса подготовки и сжигания твердого органического топлива с учетом его исходного качества
7.3.2. Разработка технических решений по совершенствованию способов и устройств подготовки и сжигания пылевидного твердого органического топлива
7.3.3. Методика и результаты теплового расчета устройства для предварительной термической обработки пылевидного твердого органического топлива
7.3.4. Оценка экономической эффективности практического использования предложенных технических решений
7.4. Выводы 421
Научные выводы и рекомендации 424
Список использованных источников
