Технико-экономическое обоснование технологии ТХПТ

Научно-инженерный центр "Экология-Геос"	Институт геотехнической механики НАН Украины
Государственное конструкторское бюро "Южное"	Институт электродинамики НАН Украины
Приднепровская тепловая электростанция Минтопэнерго Украины	Научно-технический центр угольных энерготехнологий НАН и Миэнерго Украины

Высокоэффективное сжигание низкореакционных высокозольных углей в котлах тепловых электростанций (ТЭС) является одной из важнейших и актуальных проблем энергетического комплекса

Актуальность проблемы обусловлена тем, что геологические запасы таких углей разведаны на много лет вперед, при этом объемы добычи энергетических углей будут сохраняться в обозримом будущем. Исходя из этого были определены и в настоящее время эксплуатируются ~ 200 котлов различной мощности сжигающих высокозольные угли АШ.

Сжигание угля на тепловых электростанциях производится в виде угольной пыли (аэросмеси) с подсветкой мазутом и природным газом. При совместном сжигании угля АШ, имеющего низкий выход летучих (3 - 5 %) и высокую зольность (30 - 50%), с мазутом имеет место механический недожог угля и наличие вредных выбросов в атмосферу.

Масштабность проблемы состоит в том, что доля мазута в тепловом балансе котла достигает 30 % при суточном потреблении высокозольных углей действующими блочными котлами ТЭС Украины порядка 90 - 100 тыс. тонн.

Использование углей с высоким содержанием летучих (свыше 16 %) в котлах ТЭС, предназначенных для сжигания углей марки АШ, из-за специфики технологического процесса, конструкции котельного агрегата, по условиям взрывной и пожарной безопасности не допускается без коренной реконструкции котлов.

Кардинальное решение проблемы высокоэффективного сжигания низкореакционных высокозольных углей в котлах ТЭС обеспечивает принципиально новая, не имеющая аналогов в мировой практике технология разработанная Научно-инженерным центром "Экология-Геос", Институтом геотехнической механики НАН Украины, Государственным конструкторским бюро "Южное" и Приднепровской ТЭС.

Сущность такой технологии является проведение термохимической подготовки топлива (перед введением его в топочное пространство котла), которая заключается в скоростном высокотемпературном нагреве и частичной газификации угольной аэросмеси в специальном реакторе. При этом достигается более раннее воспламенение мелких частиц угля, рациональное распределение зон воспламенения, горения и догорания частиц топлива в реакторе, горелке и котле

Данная технология является результатом комплексных фундаментальных и прикладных исследований процессов турбулентного движения нагретых закрученных газовых потоков, содержащих горящие твердые топливные частицы с учетом переменности их массы и теплообмена газовой фазы с фазой твердых частиц.

Для практической реализации предлагаемой технологии создан специальный аэродинамический высокотемпературный реактор, испытания которого проводились на одном из котлов Приднепровской ТЭС. Как показали результаты экспериментальных научно-технологических испытаний, среднемассовая температура прошедшей через реактор и подаваемой в котел аэросмеси может быть повышена до 900 - 1000 0С, что в 2,5 - 3 раза выше, чем по существующей технологии.

Проведение управляемой реакции термохимической подготовки топлива в аэродинамическом реакторе с использованием электродуговой плазмы содержащей химически активные ионы и атомы, способствуют осуществлению высокоэффективных процессов термохимической подготовки, воспламенения и сжигания угля АШ. Это значительно улучшает условия горения и обеспечит более полное сжигание угля в котле; позволит значительно уменьшить использование мазута, уменьшить на 8 - 12 % расход природного газа, снизить до 4 - 6 % механический недожог уголя, повысить на 0,3 - 0,5 % КПД котла, снизить на 0,5 - 0,8 % себестоимость электроэнергии.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии на одном котле ТПП Приднепровской ТЭС по оценочным расчетам на сегодняшний день составит около 2 млн. долл. США, который включает:

Широкомасштабное внедрение предлагаемой технологии в топливно - энергетический комплекс Украины (для котлов работающих на высокозольных углях АШ) позволит решить актуальные технические и экономические проблемы энергетики, улучшить экологические и социальные условия промышленных регионов, получить годовой экономический эффект по отрасли порядка 350 - 400 млн. долл. США.