Закономерности изменения петрологических характеристик антрацитов при их сжигании на тепловых электростанциях и направления использования недожога

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..............................................
1. ИЗУЧЕНИЕ НЕДОЖОГА ТОПЛИВА: СОСТОЯНИЕ И
ЗНАЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ......................................
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ...............................
2.1 Методика выделения несгоревших угольных частиц из золы-уноса ............................................
2.2 Оптические методы ................................
2.2.1 Петрографические исследования ................
2.2.2 Определение показателей отражения витринита ..
• 2.3 Рентгеноструктурные исследования .................
2.4 Термобарогеохимические исследования ..............
2.5 Статистические методы обработки экспериментальных данных .................................................
3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АНТРАЦИТОВОЙ ПЫЛИ И НЕДОЖОГА ...............
3.1 Морфология частиц антрацитовой пыли и НУЧ ........
3.1.1 Морфология частиц антрацитовой пыли, сжигаемой на НГРЭС ...............................................
3.1.2 Морфология несгоревших частиц антрацита золы-уноса НГРЭС ............................................
3.1.3 Трещиноватость антрацитовой пыли и НУЧ .......
3.2 Петрографический состав антрацитовой пыли и НУЧ ..
3.2.1 Петрографический состав антрацитовой пыли ....
3.2.2 Петрографический состав несгоревших частиц антрацита ..............................................
3.3 Оптические свойства антрацитовой пыли и НУЧ ......
3.4 Молекулярная структура органического вещества антрацита и недожога ...................................
3.4.1 Антрацитовая пыль ............................
3.4.2 Несгоревшие угольные частицы..................
4
9
16
16
22
22
31
33
34
35
37
37
37
43
47
51
51
61
72
81
82
84
з
3.5 Термобарическая характеристика антрацитовой пыли и ^ недожога ..............................................
4. ИЗМЕНЕНИЯ АНТРАЦИТОВОЙ ПЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (экспериментальные 94 данные) ...............................................
5. НЕКОТОРЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНТРАЦИТОВ ................
5.1 Общие закономерности процесса горения твердых ^ ^
топлив.................................................
5.2 Особенности горения углей при пылевидном сжигании ... 115
5.3 Особенности горения петрографических
микрокомпонентов угля ...;.............................
5.4 Современные представления о молекулярной структуре антрацита и ее изменении при термическом воздействии ..
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕДОЖОГА ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА НГРЭС И ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО 122
ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ...........................
6.1 Существующие области применения золы-уноса ТЭС ...... 122
6.2 Способы и промышленные технологии выделения ^23
несгоревших угольных частиц из золы-уноса..............
6.3 Компоненты золы-уноса Новочеркасской ГРЭС ...л....... 125
6.4 Технологические свойства недожога и направления его утилизации ............................................
6.5 Рекомендации по практическому использованию недожога Новочеркасской ГРЭС ..........................
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................. 144
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
146
14
В настоящее время основным методом выделения несгорсвших угольных частиц из золы-уноса ТЭС, как в отечественной, так и зарубежной практике является флотация /48-55/.Этот метод основан на различной смачиваемости компонентов золы-уноса, в частности, органических и минеральных.
По мнению многих исследователей /56,57/, не менее эффективен другой способ выделения из золы частиц несгорсвшего топлива - метод электростатической сепарации, разработанный в результате совместных исследований учёных Донецкого политехнического института, Санкт-Петербургских институтов НИИ гидротехники и Механобр. С помощью элсктросепарации возможно извлечение до 70 % содержащегося в золе недожога. Применение этого метода разделения золы-уноса эффективно в случае сухого золоудаления на 'ГЭС.
Выделенный тем или иным способом угольный концентрат в настоящее время рассматривается, прежде всего, как вторичное топливо /50-54, 57-59/. За рубежом рециркуляция и дожигание зол-уносов, содержащих значительное количество несгоревшего топлива, практикуется еще с середины 50-х годов. Как показал опыт работы электростанций Бельгии, США и Германии, подобные мероприятия значительно повышают конечный КПД котельных установок /54/. В настоящее время разработаны условия сжигания выделенного концентрата недожога в качестве добавки к основному топливу /47,48,51/.
В промышленных условиях установлено, что концентрат недожога определенного состава может быть эффективно использован для утепления зеркала металла при разливе стали. Заводские испытания с использованием несгоревших угольных частиц в составе теплоизолирующих покрытий проведены на Нижнеднепровском трубном заводе /38/. Начаты исследования по использованию выделенного углеродистого продукта в качестве малосернистого восстановителя в пирометаллургических процессах.
Таким образом, за более чем сорокалетий период изучения механического недожога золы-уноса тепловых электростанций в нашей стране и за рубежом, исследованы различные аспекты этой проблемы:
- разработаны теории образования механического недожога;
- с использованием физико-химических и в меньшей мере оптикомикроскопических методов установлен фракционный состав недожога, выяснен характер структуры несгоревших угольных частиц;
- предложены методы, технологические схемы и установки для опытнопромышленного разделения минеральной и горючей составляющих золы-уноса ТЭС;
15
- рассмотрены направления утилизации недожога, наиболее детально проработаны вопросы использования его как вторичного топлива.
В то же время ряд важных вопросов до настоящего времени остался нерешенным. К главным из них относятся:
- петрология несгоревших угольных частиц, вероятно, влияющая на эффективность пылеугольного сжигания;
- свойства недожога как технологического сырья;
- технологии извлечения недожога из золы-уноса ТЭС, обеспечивающие его последующую утилизацию.
Решение этих вопросов отчасти сдерживается тем, что общепринятые методы изучения углей часто малоприменимы к нссгоревшим угольным частицам в связи с высокой дисперсностью последних. Разработка методов и методических приемов изучения пылевидных частиц угля представляет собой достаточно важную научную и прикладную задачу.
Таким образом, изучение несгоревших угольных частиц (недожога) золы-уноса тепловых электросганций с целью решения перечисленных выше проблем, направленное на разработку путей наиболее эффективного использования недожога, несомненно, актуально и является главным предметом предлагаемой работы.