Экспериментальное исследование условий и характеристик сжигания древесно-угольных композитов
В настоящее время одной из перспектив ТЭС является использование угля и древесины в качестве композиционного топлива. Внедрение такого топлива обеспечивает сбережение энергетических и материальных ресурсов. Россия и многие другие государства ведут исследования по использованию в энергетике различных видов смесевых топлив: водоугольных органоводоугольных на основе отходов лесо- и агропромышленного производства и др. В ходе экспериментальных исследовании будут определены характеристики и условия друвесно-угольных смесей при различных температурах (600 800 и 1000 градусов) внешней cреды.
Введение……………………………………………………………………………………14
Глава 1. Современное состояние сжигания композитного топлива в тепловых
электростанциях …….…………………………………………………………………….18
1.1 Перспективы и недостатки использования композитного топлива на тепловых
электростанция ………………………………………………………………………………..22
1.2 Глобальное потребление топлива и загрязнительные выбросы……………………27
1.3 Выбросы при сгорании угля………………………………………………………….29
Глава 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ………………35
СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВ НА ОСНОВЕ УГЛЕЙ И ДРЕВЕСИНЫ…………………..….35
2.1 Методика приготовления топлива для проведения экспериментального
исследования………………………………………………………………………………35
2.2. Экспериментальная установка и методика проведения исследования…………….38
3. Глава РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО
СЖИГАНИЮ КОМПОЗИТНОГО ТОПЛИВА…………………………………………42
3.1 Анализ и обсуждение результатов экспериментального исследования………….42
3.2 Обработка полученных данных……………………………………………………..44
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережения…….48
4.1. Предпроектный анализ…………………………………………………………….48
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования…………………….…48
4.1.2. Анализ конкурентных решений…………………………………………………..48
4.1.3.SWOT-анализ…………………………………………………………………….….50
4.2. Инициация проекта……………………………………………………………..…52
4.2.1. Цели и результаты проекта………………………………………………………..52
4.2.2. Организационная структура проекта……………………………………………..53
4.2.3. Ограничения и допущения проекта …………………………………………..….53
4.3. Планирование управления научно-техническим проектом…………………….54
4.3.1. План проекта…………………………………………………………………..…..54
4.3.2. Бюджет научного исследования…………………………………………………57
4.4. Реестр рисков проекта……………………………………………………………64
4.3.2.Оценка сравнительной эффективности исследования………………………….65
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ……………………………………69
Введение…………………………………………………………………………………69
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…………….69
5.1.1 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны………………69
5.2 Производственная безопасность……………………………………………………71
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования…………………………………………………………………………….73
5.3 Экологическая безопасность……………………………………………………….77
5.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую среду…77
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду……………..77
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………78
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований……………………………………………………………………………78
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС………………………………………………….78
Заключение………………………………………………………………………………81
Список литературы………………………………………………………………………82
Приложение А……………………………………………………………………………90
В данной диссертационной работе представлены результаты
экспериментальных исследований, процессов воспламенения и сгорания
композитного топлива на основе отходов деревообработки и угля. Проведены ряд
исследований по сжиганию данного композитного топлива выполненных на основе
различных углей и биомассы. На примере развитой деревоперерабатывающей
промышленности, показано, как много отходов деревообработки (опилки) могут
быть эффективно использованы. Изучены основные временные характеристики
(время задержки воспламенения и продолжительность горения) сгорания топлива.
Древесина может быть повторно использована и конвертирована в энергию.
Древесные отходы могут быть эффективно использованы и при сжигании с углем
[1 – 2]. Производство тепловой мощности лесопромышленного комплекса с каждым
годом увеличиваются в Российской Федерации [3]. Производство целовой
древесины сопровождается параллельным увеличением количества древесных
отходов в виде опилок, коры, древесной щепы [3], консервация которых
представляет угрозу для окружающей среды. В свою очередь, использование
древесных отходов в малом производстве электроэнергии малоэффективны из-за
получаемой низкой теплотворной способности и применяется редко. Применение
данной композиции в виде брикетов приводит к снижению температуры сгорания,
уносу пепла, расходу традиционных видов топлива и повышению энергетической
эффективности оборудования. В следствии, транспортная составляющая
снижается, а использование местного топлива приведет к синергетическому
эффекту. При этом можно сказать, что использование экологически «чистого»
природного газа в качестве основного топлива тепловыми электрическими
станциями экономически невыгодно вследствие необходимости использовании его
в качестве сырья для химической промышленности. В этих условиях особую
актуальность приобретают новые топливные композиции на основе мелко
диспергированного угля и биомассы [4-5]. Как правило, в качестве последней
используют древесину или отходы сельского хозяйства (рисовая шелуха,
кукурузная солома, пшеничный стебель), и различные бытовые отходы [6-8]. На
настоящее время одним из наиболее перспективных, но в тоже время не изученных,
видов биомассы является отходы лесопиления. Стоит отметить, что применение в
качестве топлива может существенно расширить сырьевую базу тепловых
электростанций [9-10]. Применение отходов в топливных смесях может также
повысить степень маневренности котельных агрегатов в пиковых режимах работы.
Можно обосновано предположить что, древесные отходы в перспективе могут
стать относительно дешевым и существенно распространенным на планете
возобновляемым энергоносителем. Внедрение последних достижений [11-13]
генной инженерии в области энергетической ботаники позволит выращивать
энергетические леса. Последние также позволят существенно ускорить цикл
утилизации свободного диоксида углерода в атмосфере и снизить парниковый
эффект на планете [14-17].
Положительный экономический и экологический синергетический эффект от
совместного сжигания угля и древесины в одной топливной смеси создает предпосылки
для формирования образа «чистой» тепловой электрической станции будущего,
органически вписывающейся в формат экологических парков урбанистки нового
поколения [18-21]. Электростанции на основе традиционных топлив, в частности, угля,
имеет значительные показатели выбросов вредных веществ в атмосферу. В связи с
ежегодным ростом потребления угля(электроэнергии) и значительным ухудшением
экологических показателей, приоритетом на сегодняшний день является создания
композитного топлива для снижения выбросов в атмосферу на единицу массы
потребляемого угля. Описаны преимущества использования композита на основе угля
и биомассы(древесины) на электростанциях. До 40–45% всей вырабатываемой в мире
электроэнергии происходит за счёт использования традиционного топлива. В них
содержатся пять основных вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду
[19-21]: частицы золы, оксиды серы (SOx), оксиды азота (NOx), оксиды углерода (COx)
и водяной пар (H2O). В настоящее время большое внимание уделяется на разработку
технологии экологически чистого и высокоэффективного сжигания твердого
органического топлива, уголь, смесь угля и отходов растений, региональное
биотопливо и невостребованные сельскохозяйственные и городские отходы. Большое
разнообразие видов топлива и малоизученные процессы их термического распада
требуют ряда экспериментальных исследований предназначенные для поиска
подходящего концентрата топлива для удовлетворения требований к процессу горения.
Исследования на испытательных стендах обеспечивают объективную информация о
процессах воспламенения, и горения. Каждый из них оказывает негативное
воздействие на окружающую среду [22-25]. В частности, дымовые газы могут
содержать углероды, диоксид кремния, алюминий, оксиды железа, серу, некоторые
органические соединения, и другие химические вещества [22]. Выбросы окисляются
атмосферной влагой до производства слабых растворов серной и азотных кислот,
которые связаны с кислотными дождями. [23-24]. На данный момент, переход из
традиционного топлива, в композитное, может значительно повысить экономические и
экологические стороны внешнего мира. Задача этой работы – изучить и вывести
оптимальную концентрацию из компонентов древесина-уголь для максимальной
эффективности сгорания топлива.
Целью работы является экспериментальное установление основных
закономерностей зажигания смесей измельченных угля и древесины, в том числе
зависимостей времени задержки зажигания от температуры окружающей среды. В
теплоэнергетике возможно использование самых разных видов древесной биомассы,
как хвойных, так и лиственных пород. Наиболее перспективно использование отходов
лесопереработки, цена которых во многих случаях по существу сводится к стоимости
погрузки и транспортировки. Но перспективным для большой группы стран Азии
является сжигание древесины в первую очередь лиственных пород, выращиваемых
специально как энергоресурс. Можно отметить, что скорость роста последних в
несколько раз больше аналогичных характеристик хвойных деревьев, что даёт
основание для обоснованных выводов о целесообразности выращивания, например,
липы, эвкалиптов, тополя и других видов энергетической древесины на специальных
плантациях для последующего сжигания в топках котельных установок разного
назначения. В этой связи актуальной является задача сравнения характеристик
зажигания смесей древесины различных пород с углем и оценка эффективности
зажигания таких топлив на основе древесины.
Несмотря на достаточно высокие затраты для реализации данного
проекта, создание экспериментальной базы является целесообразной задачей.
Процессы зажигания композита в высокотемпературную газовую среду мало
изучены и, следовательно, будут являться довольно востребованными т.к. на
сегодняшний день этот композит актуален тем что это уменьшит вредные
выбросы, и хорошо повлияет на экологический показатель. Так же этот
композит выгоден с экономической части. Также будет изучены
характеристики зажигания, тем самым будет произведена оценка надежности
работ энергетических газовых турбин.
Заключение
1. Рассмотрена методика, позволяющая проводить экспериментальные
исследования по сжиганию смесевых топлив на основе угля и
древесины.
2. Рассмотрена возможность по применению смесевых топлив из угля и
мелкодисперсной древесины для сжигания в топках котельных
установок тепловых электрических станций.
3. Были обоснованы сильные и слабые стороны по использованию данного
топлива в промышленных предприятиях.
4. Результаты экспериментальных исследований подтверждают
возможность сжигания смесевых топлив на основе углей и древесины
при соотношениях компонент от 10 % / 90 % до 50 % / 50 %.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (158 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
5 (428 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.7 (18 отзывов)
5 (145 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.9 (298 отзывов)
