Исследование влияния характеристик зольного теплоносителя на показатели работы УТТ
Введение
Актуальность темы. В современных рыночных условиях данные виды углеводородных ресурсов имеют ограниченное значение для мировой экономики. Дальнейшее развитие и использование нетрадиционного углеводородного сырья требует надежных геологических данных по объемам доступных запасов и их физико-химическим свойствам. К нетрадиционным ресурсам углеводородов относятся ресурсы, залегающие в сложных геологических условиях, освоение которых нуждается в применении новых методов и способов их разведки, добычи, переработки и транспортировки с учетом геологотехнических, экономических, социальных и экологических факторов. Гораздо больший потенциал углеводородного сырья по сравнению с традиционной нефтью кроется в ресурсах природных битумов и горючих сланцев.Оценки указывают на то, что добыча традиционной нефти в мире достигнет исторического пика в первой половине XXI века и будет поддерживаться на этом уровне примерно в течение 10 лет, после чего начнется снижение добычи. Нетрадиционное углеводородное сырье привлекает значительное внимание как один из наиболее явных источников для расширения сырьевой базы нефтеперерабатывающих предприятий. Это обусловлено, прежде всего, истощением запасов традиционной нефти с одной стороны и ростом спроса на высококачественные нефтепродукты с другой стороны. Кроме того, суммарное содержание углеводородов в нетрадиционных источниках значительно превышает общие запасы традиционных нефтей. Общие мировые запасы углеводородов, относящихся к нефтяному направлению, оцениваются в 1,7–1,8 трлн тонн, причем доля традиционной нефти в этом объеме не превышает 10–12%. [1]
Введение…………………………………………………………………………...7
Глава 1.Основы математического описания процессов полукоксования в системе УТТ……………………………………………………………………...11
1.1 Литературный обзор по полукоксованию горючих сланцев…………11
1.2 Основы математического описания основного и вспомогательного оборудования……….……………………………………………………….…18
1.3 Выводы по главе…………………………………………………………...24
Глава 2. Математическое описание барабанного реактора…………………...25
2.1Общие положения и математическое описание барабанного реактора...25
2.2 Модель теплового взаимодействия сланца и зольного теплоносителя...36
2.3 Особенности процесса выделения ПГС………………………………….46
2.4 Разработка блок-схемы математического описания барабанного реактора………………………………………………………………………......49
Глава 3. Математическое описание аэрофонтанной технологической топки…………………………………………………………………………..….51
3.1 Особенности процесса дожигания углерода полукокса в АФТ………………………………………………………………………..……...51
3.2 Математическое описание АФТ………………….......…………………..55
Глава 4. Комплексное математическое описание блока полукоксования «барабанный реактор + АФТ»…………………………………………….…….64
4.1Выявление факторов, влияющих на показатели энергоэффективности и их граничные условия………………………...…………………………………64
4.2 Комплексное математическое описание блока «БР + АФТ»……………………………………………………………………………...70
4.3 Результаты исследования на комплексной математической модели…………………………………………………………………...………..77
4.4 Выводы по главе…………………………………………………………...81
Глава 5. Расчет экономических показателей для оптимального расчета схемы УТТ…………………………………………………………………………….....83
Список использованных источников….……………..………………………...91
Список использованных источников
Журнал «Энергетическая политика», «Перспективы использования нетрадиционного углеводородного сырья в ТЭК России», Носков А., Казаков М., 2021. – 14-25 с.
Избранные труды . В 5 т. /Э.П. Волков. – М.: Издательский дом МЭИ, 2014 - Том 4. Энерготехнологическое использование сланца. 2015. – 480 с.: ил.
Пермяков Б.А., Бабий В.И., Серебрякова А.Г., Исследование теплоотдачи от стенки трубы к пылевоздушному потоку, «Теплоэнергетика», 1968, №1.
Горбис З.Р., Теплообмен и гидромеханика дисперсных сквозных потоков, М., «Энергия», 1970 г.
Справочник сланцепереработчика/ под ред. М.Г. Рудина и Н.Д. Серебрянникова. – Л.: Химия, 1998. – 255 с.
Селиванов А.А. Оптимизация параметров реакторного блока для полукоксования сернистых сланцев Поволжья на основе установок с твердым теплоносителем: автореф. дис. канд. техн. наук. Саратов, 2015
Печенегов Ю.А., Теплообмен и теплоносители в процессах термической обработки измельченного твердого топлива: монография/ Ю.А.Печенегов, А.Н.Мракин, О.Ю.Косова. – Саратов: Буква, 2015.-164с.
Избранные труды . В 5 т. /Э.П. Волков. – М.: Издательский дом МЭИ, 2014 - Том 3. Моделирование процессов горения и пиролиза твердого топлива. 2014. – 502 с.: ил.
Методы расчета оборудования установок с твердым теплоносителем для переработки горючих сланцев / А.И. Блохин, С.В. Онуфриенко, М.С. Петров, Г.П. Стельмах, А.В. Скляров // Энергетик. – 2004 - №9.-с.15-20.
Блохин, А.И. Новые технологии переработки высокосернистых сланцев / А.И. Блохин, М.И. Зарецкий, Г.П. Стельмах, Т.С. Эйвазов. М.: Светлый Стан, 2001. 192 с.
Избранные труды . В 5 т. /Э.П. Волков. – М.: Издательский дом МЭИ, 2014 - Том 3. Моделирование процессов горения и пиролиза твердого топлива. 2014. – 502 с.: ил.
Доронин, М.С. Оценка эффективности инвестиционных проектов в системах теплоэнергоснабжения: методические указания. -СГТУ: Саратов, 2016. – 86 с.
В условиях полукоксования топлива с применением твердого теплоносителя, скорость нагрева фрагментов материала может значительно отличаться в зависимости от их размера. Из результатов предыдущих лабораторных исследований следует, что скорость нагрева материала при его смешении с теплоносителем составляет от 100 до 200 0С в минуту, иногда достигая 400 0С в минуту. При сравнении таких режимов с режимами медленного нагрева обнаруживается значительное различие. При нагреве частиц топлива со скоростями 200 0С в минуту и выше летучие вещества продолжают выделяться после завершения нагрева сланца в течение определенного времени при постоянной температуре полукоксования, достигая максимальных значений.Для сланца-кукерсита, нагретого выше 600 0С при скорости нагрева 200 0С в минуту, как и при более низких скоростях, выделение летучих происходит в два этапа: первый связан с выделением смолы и газов, а второй связан с диссоциацией солей, присутствующих в золе сланца, и частичным газификацией керогена.По сравнению с медленным нагревом увеличение его скорости до 200 0С/мин сдвигает кривую газовыделения в сторону более высоких температур. Так, при нагреве сланца со скоростью 5 0С/мин при температуре 500 0С выделяется 43% летучих. При нагреве со скоростью 200 0С/мин это же количество летучих выделяется не при 500, а при 600 0С. Такое же явление наблюдается при сравнении скоростных кривых с кривой предельных выходов (когда количество летучих фиксируется после 2-часовой выдержки в условиях постоянной температуры).