
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ
Расчетное исследование процессов кислородного горения и газификации пылеугольного топлива в энергетических объектах разной мощности
Аннотация
В работе проведено численное исследование процессов горения и газификации пылеугольного топлива в среде O2-CO2-H2O применительно к энергетическим объектам разной мощности с разным типом горелок. Предложенная комплексная математическая модель апробирована на основе данных опытного кислородного сжигания и газификации угля в потоке. Рассмотрены три объекта: стенд с вихревой горелкой мощностью 2,5 МВт, промышленный котел БКЗ 500-140-1 мощностью 400 МВт с прямоточными горелками и прямоточный газогенератор мощностью около 150 кВт. Установлена зависимость физико-химических процессов от режимных параметров работы оборудования (газового состава дутья, концентрации кислорода в дутье, коэффициента избытка кислорода, рециркуляции дымовых газов).
Ключевые слова
Кислородное сжигание, кислородная поточная газификация, переработка угля, тангенциальная топка, вихревая горелка, прямоточная горелка, CFD.
Список литературы
- Pudasainee D., Kurian V., Gupta R. 2 – Coal: Past, Present, and Future Sustainable Use. Future Energy (Third Edition), 2020:21-48. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102886-5.00002-5
- Bello O.W., Zamani M., Abbasi-Atibeh E., Kostiuk L.W., Olfert J.S. Comparison of emissions from steam- and water-assisted lab-scale flames. Fuel. 2021;(302):121107. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121107
- Wei H., Yao C., Pan W., Han G., Dou Z., Wu T. et al. Experimental investigations of the effects of pilot injection on combustion and gaseous emission characteristics of diesel/methanol dual fuel engine. Fuel. 2017;(188):427-441. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.10.056
- Buhre B.J.P., Elliott L.K., Sheng C.D., Gupta R.P., Wall T.F. Oxy-fuel combustion technology for coal-fired power generation. Prog. Energy Combust. Sci. 2005;(31):283–307. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.07.001
- Al Lagtah N.M.A., Onaizi S.A., Albadarin A.B., Ghaith F.A., Nour M.I. Techno-economic analysis of the effects of heat integration and different carbon capture technologies on the performance of coal-based IGCC power plants. J. Environ. Chem. Eng. 2019;(7):103471. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103471
- Исследование возможности и целесообразности работы котла Пп-1900-25-570КТ в режиме кислородного сжигания топлива / В.М. Супранов, В.А. Баторшин, А.В.,Штегман и др. // Теплоэнергетика. 2012. № 8. С. 10. Supranov V.M., Batorshin V.A., Shtegman A.V., Mel'nikov D.A. Studying the possibility and advisability of operating a PP-1900-25-570KT boiler in an oxyfuel combustion mode. Teploеnergetika. 2012;(8):10. (In Russ.).
- Guo J., Zhang T., Huang X., Luo W., Hu F., Luo Z. et al. Oxy-Fuel Combustion Characteristics of Pulverized Coal in a 3 MW Pilot-Scale Furnace. Energy & Fuels. 2018;(32):10522-9.
- Woycenko D., Vande K., Roberts P. Combustion of pulverized coal in a mixture of oxygen and re-cycled flue gas. European Commission Journal of Clean Coal Technology Program. 1995;(1):92-99.
- Rebola A., Azevedo J.L.T. Modelling coal combustion with air and wet recycled flue gas as comburent in a 2.5 MWth furnace. Appl. Therm. Eng. 2015;(86):168-177. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.04.051
- Chernetskiy M., Dekterev A., Chernetskaya N., Hanjali? K. Effects of reburning mechanically-activated micronized coal on reduction of NOx: Computational study of a real-scale tangentially-fired boiler. Fuel. 2018;(214):215-229. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.132
- Kuznetsov V.A., Minakov A.V., Bozheeva D.M., Dekterev A.A. Oxy-fuel combustion of pulverized coal in an industrial boiler with a tangentially fired furnace. International Journal of Greenhouse Gas Control. 2023;(124): 103861. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2023.103861
- СибВТИ. Опытное сжигание березовского угля на опытно-промышленных котлах БКЗ-500 и ТПЕ-427. Отчет по научно-исследовательской работе. (ВТИ, Сибирский филиал). № 0187.0035177.
- Brown B.W., Smoot L.D., Smith P.J., Hedman P.O. Measurement and prediction of entrained-flow gasification processes. AIChE Journal. 1988;34(3):435-446.
- Kuznetsov V.A., Bozheeva D.M., Minakov A.V. Entrained-flow oxygasification of pulverized coal in CO2-H2O-O2 environment. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023;(30):117435-117447. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30401-2
Поддержка
Работа выполнена лабораторией низкоуглеродной металлургии и энергетики в рамках государственного задания ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», организации-участника НОЦ «Енисейская Сибирь» в рамках национального проекта «Наука и университеты», номер проекта FSRZ-2024–0004.
Для цитирования
Расчетное исследование процессов кислородного горения и газификации пылеугольного топлива в энергетических объектах разной мощности / Д.М. Божеева, В.А. Кузнецов, А.А. Дектерев и др. // Уголь. 2025;(1):27-32. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-1-27-32
Информация о статье
- Поступила в редакцию: 18.09.2024
- Поступила после рецензирования: 16.12.2024
- Принята к публикации: 26.12.2024