Разработка и оптимизация процессов полукоксования твердых топлив в сланцевых газогенераторах
Диссертация
Во второй главе описываются процессы происходящие внутри реактора и предложена схема их математического описания. Разработана математическая модель, которая описывает гидродинамику потоков в реакторе, тепломассоперенос и кинетику процесса. Модель представлена в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Приводится методика решения математической модели. Расчеты по модели дают значения… Читать ещё >
Список литературы
- Кафаров В.В., Глебов М. Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. // М.:Высшая школа -1991 -400с.
- Кафаров В.В., Бельков В. П., Шестопалов В. В. Математические модели химико-технологических процессов. // М.:МХТИ -1981 -с.41.
- Бояринов А.И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. //М.: Высш.шк. -1975 -576с.
- Кафаров В.В., Мешалкин В. П., Гурьев Л. В. Оптимизация теплообменных процессов и систем // М.: Энергоатомиздат -1988 -192с.
- Тягунов Б.И., Стельмах Г. П. и др. Современное состояние и перспективы использования горючих сланцев в энергетике и технологии. // Химия твердого топлива. -1982 -№ 3 -с.26−35.
- Вишнев В.Г., Глезин И. Л., Боровиков А. Г. Разработка и внедрение технологии полукоксования угля в сланцеперерабатывающих агрегатах. // Химия твердого топлива -№ 5 -1998 -с.67−72.
- Проблемы развития сланцевой промышленности России. Материалы международной научно-технической конференции, 24−28 октября 1994 г. // Саратов -1995.
- Рубан В.А., Цикарев Д. А. Горение и газификация низкосортного твердого топлива. // М.: Недра -1993.
- Зорина Г. И., Брун-Цехова А.Р. Современные тенденции развития технологии газификации твердого топлива. // Химия твердого топлива -№ 3 -1986 -с.82−93.
- Федосеев С.Д. Газификация угля состояние и перспективы // Химия твердого топлива -№ 3 -1982 -с.16−25.
- Федосеев С.Д. Полукоксование и газификация твердого топлива. // М.: Гостоптехиздат -1960
- Сабиров Ж.М., Вахабов О., Паушкин Я. М. Повышение эффективности процессов газификации и конверсии моторных топлив для транспортных средств. // Химия твердого топлива -№ 4 -1987 -с.98−102.
- Агеева Т.В., Черненко И. И., Лазарев В. И., Буровцов В. М. Анализ продуктов и остатков газификации углей в кипящем слое под давлением. // Химия твердого топлива-1994 -№ 2 -с.37−42.
- Development of fast fluid bed gasifier. Coal gasification Rep. E (49−18)-2361 // 1980 -p.41−43.
- Степанов С.Г., Исламов C.P., Суслов B.A. Газификация Канско-Ачинского угля в прямоточном пылеугольном реакторе. // Химия твердого топлива -№ 3 -1989 -с.93−98.
- Molten salt gasification process. Coal gasification Rep. EF-77-C-03−1429 // 1980 -p.43−47.
- Advanced development of a short residence time hydrogasifier. Coal gasification Rep. ET-78-C-01−3125 // 1980 -p.5−9.
- Pipeline gas by hidrogasification (HYGAS process). Coal gasification Rep. EF-77-C-01−2434 // 1980 -p.13−17.
- Steam-Iron system for production of hydrogen. Coal gasification Rep. EF-77-C-01−2435 //1980 -p. 17−21.
- Георгиев Йв., Николаев H. Паровоздушная плазменная газификация высокозольных лигнитных углей. // Химия твердого топлива -№ 6 -1990 -с.80−84.
- Мессерле В.Е., Сакипов З. Б. Термохимический метод подготовки к сжиганию твердых топлив с использованием низкотемпературной плазмы. // Химия твердого топлива -№ 4 -1988 -с. 123.
- Колягин Г. А., Милошенко Т. П., Корниенко В. Л. Новый метод электрохимического окисления бурого угля. // Химия твердого топлива -№ 5 -1988 -с.50.
- Ермаков А.Н., Житомирский Б. М. и др. Терморадиационная конверсия угля с использованием мощного электронного пучка. // Химия твердого топлива -№ 6 -1988 -с.103−107.
- Теребилин А.В., Житормиский Б. М., Попов В. Н., Ермаков А. Н. Терморадиационная паровая газификация угля. // Химия твердого топлива -№ 3 -1993 -с.5−7.
- Развитие технологии по сжижению и газификации угля. // Кокс и химия -1997 -№ 9 -стр.45−46.
- Мюллер Р., Шифферс У. Газификация угля под давлением в комбинированном парогазовом цикле. // Отчет фирмы «Сиеменс» -ФРГ -1990.
- Advanced coal gasification system for electricity generation. Coal gasification Rep. EX-76-C-01−1514 //1980 -p.47−51.
- BI-Gas process for the generation of pipeline gas. Coal gasification Rep. EF-77-C-01−1207//1980-p.9−13.
- Synthane process. Coal gasification Rep. EX-76-C-02−0003−000 // 1980 -p.21−25.
- Liquid phase methanation process. Coal gasification Rep. EX-76-C-01−2036 // 1980 -p.25−29.
- Low-Btu fuel gas (Tri-Gas Process). Coal gasification Rep. ET-78−01−2798 // 1980 -p.29−31.
- Gasifiers in industry. Coal gasification // 1980 -p.31−41.
- Low-Btu gasification of coal for electricity generation. Coal gasification Rep. EX-76-C-01−1545 // 1980 -p.51−55.
- K.H. van Heek and A. Ziegler Status of coal research in the Federal Republic of Germany. //Fuel -1990 -Vol 69 -August -p.1068−1070.
- Матуля В. Современное состояние и перспективы развития работ по переработке угля в польской народной республике. // Химия твердого топлива-№ 5 -1988 -с.11−16.
- Masami Ashizawa, Jun Inumaru and others Development of High-performance gasification technology for high ash fusion coals. Evaluation of flux addition method and coal blending method. // Yokosuka Research Laboratory Rep. No. EW92004. -1992.
- Kenneth M. Nichols, Paul O. Hedman and Angus U. Blackham Reduction of fuel-N0 by increased operating pressure in a laboratory-scale coal gasifier. // Fuel -1990 -Vol.69 -November -p.1339−1344.
- Aurora M. Rubel, Thomas L. Robl and Scott D. Carter Fluidized bed gasification characteristics of Devonian oil shale char. // Fuel -1990 -Vol.69 -August -p.992−998.
- Esa Kurkela, Pekka Stahlberg& Jaana Laatikainen Pressurized fluidized-bed gasification experiments with wood, peat and coal at VTT in 1991−1992. // VTT Publications -Espoo -Finland -1993.
- M.P.Kannan, G.N.Richards Gasification of biomass chars in carbon dioxide: dependence of gasification rate on the indigenous metal content // Fuel -1990 -Vol.69 -June -p.747−753.
- S.Antero Moilanen Studies of peat properties for fluidized-bed gasification. // VTT Publications -Espoo -Finland -1993.
- J.Ian Narvaez, Alberto Orio, Maria P. Aznar, Jose Corella Biomass Gasification with air in an Atmospheric bubbling fluidized bed. Effect of six operationalvariables on the quality of the produced raw gas. // Ind.Eng.Chem.Res. -1996 -Vol.35 -p.2110−2120.
- Паушкин Я.М., Головин Г. С., Лапидус A.JL, Крылова А. Ю., Горлов Е. Г., Ковач B.C. Получение моторных топлив из газов газификацией растительной биомассы. // Химия твердого топлива -1994 -№ 3 -с.62−72.
- A.G.Tan and J.B.Stott Fluidized-bed differential thermal analysis of wood // Fuel -1989 -Vol.68 -October -p.1275−1279.
- О.Старовойгов А. Г., Иващенко B.A., Саранчук В. И., Сапунов В. А. Получение жидких и газообразных продуктов газификацией отходов углеобогащения. //Кокс и химия -№ 11 -1997 -с.32−34.
- ГСарушкин И.А., Колчанов Г. Г., Соловьев В. Н. Газификация как метод утилизации древесных отходов. // Минск -1992.
- Макаров Г. Н. Химическая технология твердых горючих ископаемых. // М.:Химия -1986.
- Роокс И.Х. Технология переработки горючих сланцев. // Л.:Химия -1987.
- Головина Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. // М.: Энергоатомиздат-1983 -173с.
- Липович В.Г. Химия и переработка угля. // М.: Химия -1988.
- Камнева А.И., Платонов В. В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. // М.: Химия -1990.
- Химическая технология твердых горючих ископаемых // Под ред. Макарова Г. Н., Харламповича Г. Д. // М.: Химия -1986 -496с.
- Яновский Д.В., Щипко М. Л. Активация водяным паром буроугольных полукоксов полученных разными методами. // Химия твердого топлива -№ 3 -1990 -с.103−106.
- Мерц Р.Х., Латышев В. П., Косыгина К. Ф., Боксер В. Б. Окислительное полукоксование углей в кипящем слое. // Химия твердого топлива -№ 4 -1997 -с.59−68.
- Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение // Л.:Химия -1984 -с.214.
- Скрипченко Г. Б., Рубан В. А., Лопатин В Л. Скоростной нагрев углей. // Химия твердого топлива -№ 2 -1995 -с.12−17.
- Лоскутов Е.Н. Химия скоростного пиролиза бурых и каменных углей. // Наука-1976 -с.120.
- Badzioch S., Hawksley P. G W. Kinetics of Thermal Decomposition of Pulverized Coal Particles. //Ind.Eng.Chem.Process.Des.Dev. -1970 -vol.9 -p.521.
- Kobayashi R., Howard J.B., Sarofim A.F. Coal Devolatilization at High Temperatures.// 16th Symp. Int. on Combustion -Pittsburgh -The Combustion Institute-1977 -p.411.
- Anthony D.B., Howard J.B., Hottel H.C., Meissner H.P. Rapid Devolatilization of Pulverized Coal. // 16th Simp. Int. on Combustion -Pittsburgh: The Combustion Institute -1975 -p.1303.
- Sprouse K.M., Schuran K.D. Predicting Lignite Devolatilization with the Multiple Parallel and Two-Competing Reaction Models. // Combust. Flame. -1981 -vol.43 -p.265.
- Reidalbach J., Sinnmerfield M. Model of coal pyrolysis. // Amer. Chem. Soc. -Div. Fuel -Chem. Prepr. -1977 -Vol.22 -№ 1 -рЛ 12−120.
- Suuberg P.M., Peters M.A., Roward J.B. Product Compozition and Kinetics of Lignit Pirolisis. //Ind.Eng. Chem. Process Des. Dev. -1978 -vol.17 -p.37−46.
- Гюльмалиев A.M., Гладун Т. Г., Головин Г. С. Методические аспекты термодинамического расчета равновесного состава двухфазной многокомпонентной системы. // Химия твердого топлива -№ 6 -1997 -с.53−65.
- О.Калищенко Р. А., Левицкий А. А., Полакс Л. С., Полищук А. Я. Расчетно-теоретическое исследование процессов пиролиза и гидропиролиза угля. // Кинетика и катализ -1985 -т.26 -с.1336−1343.
- Мессери B.E. Электрохимическая подготовка к сжиганию и переработке твердых топлив. // докт.дисс. Алма-ата -1990.
- Solomon P.R., Hambien D.G. Understanding Coal Using Thermal decomposition and Fourier Transform Infrared Spectroscopy. // Int Chemistry and Physics of Coal Utilization-AlP Conf.Proc. -N70 -1981 -p.121−140.
- Gavalas G.R., Cheong P.H. Model of coal pyrolysis. 1st part. Qualitative development. //Ind. and Eng. Chem. Fundam -1981 -Vol.20 -p.113−122.
- Поляков A.A., Шленский О. Ф. Математическое моделирование кинетических процессов терморазложения коксующихся углей при высокоинтенсивных тепловых воздействиях. // Химия твердого топлива -№ 1 -1994 -с.83−88.
- Романцова И.И., Гагарин С. Г., Кричко А. А. Статистическое моделирование термического разложения полимерных аналогов угля в условиях деструктивной гидрогенизации. // Химия твердого топлива -№ 1 -1985 -с.72−77.
- Бойко Е.А. Кинетика температурной обработки бурых углей Канско-Ачинского бассейна. // Химия твердого топлива -№ 5 -1995 -с.31−37.
- Кравцов А.В., Баженов Д. А., Тарновский Л. И., Маслов С. Г. Математическое моделирование процесса низкотемпературного термолиза торфа. // Химия твердого топлива -№ 3 -1996 -с.73−80.
- В.Гюльмалиев A.M., Абакумова Л. Г., Гладун Т. Г., Головин Г. С. Кинетические модели процессов термической и гидрогенизационной переработки углей. // Химия твердого топлива -№ 2 -1996 -с.73−79.
- Aleksander Karcz, Stanislaw Porada Kinetics of the formation of C1-c3 hydrocarbons in pressure pyrolysis of coal. // Fuel Processing Technology -V.26 -1990 -p.1−13.
- W.B.Russel, D.A.Saville, M.J.Greene A model for short residence time hydropirolysis of single coal particles. // AIChE J. -1979 -Vol.25 -№ 1 -p.65−80.
- G.R.Gavalas, K. Willks Intraparticle mass transfer in coal pyrolysis // AIChE J. -1980 Vol.26-№ 2 -201−212.
- Нагорная М.Г. Кинетика реакций газификации коксового остатка некоторых углей. // Дис.канд.техн.наук. М.: 1983.
- Федосеев А.С. Кинетическая модель реакции углерода с кислородом. // Химия твердого топлива -№ 2 -1990 -с. 114−119.
- Федосеев А.С. Математическое моделирование реакции углерода с водяным паром с учетом его хемосорбции. // Химия твердого топлива -№ 2 -1990 -с.120−124.
- Пашковский П.С., Греков С. П., Калюсский А. Е. и др. Влияние температурных изменений удельной поверхности угля на кинетику адсорбционно-реакционного процесса его гетерогенного окисления. // Химия твердого топлива -№ 1 -1998 -с.59−66.
- Бухаркина Т.В., Дигуров Н. Г. Расчет кинетических параметров реакций термического разложения некоторых углеродсодержащих веществ. // Химия твердого топлива -№ 3 -1992 -с.72−77.
- O.A.Goyal, D. Gidaspow Modeling of entrained flow coal hydropyrolysis reactors. 1. Mathematical formulation and experimental verification. 2. Reactor design // Ind. and Eng. Chem. Process. Des. and Develop. -1982 -Vol.21 -p.611−632.
- Шемякин В.Н., Орлик В. Н., Мишина К. И. Математическое моделирование процессов горения и газификации угля в кипящем слое. // Химия твердого топлива-№ 4 -1988 -с.128−132.
- Асланян Г. С., Иванов П. П., Мунвез С. С. Термодинамический анализ процессов горения и газификации угля в приближении равновесия гомогенных реакций. // Химия твердого топлива -№ 6 -1993 -с.46−55.
- Степанов С.Г., Исламов С. Р. Математическое моделирование газификации угля в прямоточном пылеугольном реакторе. // Химия твердого топлива -№ 3 -1989 -с.87−92.
- Исламов С.Р., Суслов В. А., Иванов В. В. Расчет пылеугольной газификации с использованием равновесной модели. // Химия твердого топлива -№ 4 -1987 -с.103−106.
- Дунаевская Н.И., Песочин В. Р., Толмачев И .Я. Расчет газификацииуглеродных частиц диоксидом углерода. // Химия твердого топлива -№ 6 -1986 -с.118−122.
- Jan Fjellerup. System modelling of integrated gasification combined cycle power plants // Riso National Laboratory -Department of Combustion Research -Roskilde -Denmark -1993 -62p.
- S.M.L. de Souza-Santos Comprehensive modelling and simulation of fluidized bed boilers and gasifiers. // Fuel -1989 -Vol.68 -December -p. 1507−1521.
- M.A.Hastaoglu and F.Berruti. A gas-solid reaction model for flash wood pyrolysis. //Fuel -1989 -Vol.68 -November-p. 1408−1415.
- Жуков М.Ф. Плазмохимическая переработка угля. // М.: Наука -1990.
- Шумакова О.П. Оптимальная организация процессов переработки горючих сланцев с целью энергосбережения. // Дис.канд.техн.наук. -М.: 1990−178с.
- Волков Э.П., Герасимов Г. Я., Плешанов А. С. Кинетика и гидродинамика пиролиза углей и сланцев. // М.: ЭНИН -1994 -183с.
- Gavalas G.R., Jain R., Cheong P.H.-K. Model of coal pyrolysis. 2nd part. Qualitative development. // Ind. and Eng. Chem. Fundam. -1981 -Vol.20 -p.122−132.
- Computer modeling of coal gasification reactors. Coal gasification Rep. E (49−18)-1770 // 1980 -p.59−61.
- Исламов C.P. Расчет основных технологических параметров при газификации Канско-Ачинских углей в пылевидном состоянии. // Химия твердого топлива-№ 1 -1991.
- Федоссов С.Д., Комарова Т. В. Физико-химические основы термодеструкции углеродистых материалов. //М.: МХТИ -1984 -44с.
- Федосеев С.Д. Основы теории термической деструкции углеродистых материалов. // М.: МХТИ -1982 -48с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. // М.: Энергоатомиздат -1984 -144с.
- Демиденко Н.Д. Моделирование и оптимизация тепло- массообменных процессов в химической технологии. // М.: Наука -1991 -240с.
- Howard J.B., Essenhigh R.H. On the pyrolysis and combustion mechanism of carbonaceous solids // AIAA 2nd aerospace sci. meeting -NY -1965.
- Anthony D.B., Howard J.B. Coal devolatilization and hydrogasification // AICHe Journal -Vol.22 -№ 4 -1976 -p.625−656.
- Suuberg E.M., Peters W.A., Howard J.B. Product composition and kinetics of lignite pyrolysis // Ind.Eng.Chem.Process Des.Dev. -Vol.17 -№ 1 -1978 -p.37
- Романков П.Г. Процессы и аппараты химической промышленности // JL: «Химия» -1989.
- Комиссаров Ю.А., Глебов М. Б., Гордеев U.C., Вент Д. П. Химико-технологические процессы. // М.: Химия -1999 -360с.
- Китаев Б.И. Теплообмен в доменной печи // М.: Металлургиздат -1949 -135с.
- Китаев Б.И. Теплообмен в шахтных печах // М.: Металлургиздат -1945 -151с.
- Китаев Б.И. Теплотехнические расчеты металлургических печей // М.: Металлургия -1970 -527с.
- Вайнштейн Э.Ф., Шленский О. Ф. Прогнозирование кратковременной термостойкости пластических масс // Пластические массы -1986 -№ 11 -с.12.
- Шленский О.Ф., Вайнштейн Э. Ф., Лясникова H.H. Прогнозирование кратковременной термостойкости сшитых полимеров // Пластические массы-1987 -№ 10 -с.9.
- Поляков A.A., Шленский О. Ф. Математическая модель кинетики терморазложения полимерных материалов при интенсивном подводе тепла. // Инженерно физический журнал -1985 -№ 6 -с.994.
- Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. // М.:Мир -1975 -536с.
- Гофштейн Т.И., Куркина Е. А., Демидова Л. А. / Конъюнктура производства и потребления угля и ацетатных растворителей. / Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1990, № 8, с.25−26.
- В.Г.Вишнев / Описание установки по производству древесного угля на базе реторты фирмы «Ламбиот» / Санкт-Петербург, НТФ «Инфра», 1998, 18с.
- В.А.Выродов, А. Н. Кислицын, М. И. Глухарев / Технология лесохимических производств / М.: Лесная промышленность, 1987, 352с.
- В.Г.Вишнев, И. Л. Глезин / Отчет о научно-исследовательской работе «Проведение исследовательских и опытных работ с целью поискаальтернативного сырья для полукоксования в газогенераторах завода «Сланцы». / Санкт-Петербург, НТФ «Инфра», 1996.
- В.Г.Вишнев, И. Л. Глезин / Отчет о научно-исследовательской работе «Опытно-промышленные испытания процесса пиролиза древесины в газогенераторах завода «Сланцы». / Санкт-Петербург, НТФ «Инфра», 1997.
- Л.П.Юркина / Мировое производство и потребление кокса в истекшем десятилетии (обзор). / Кокс и Химия, 1994, № 6, с.35−40.
- В.Г.Вишнев, И. Л. Глезин / Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и внедрение технологии переработки каменного угля на заводе «Сланцы». / Санкт-Петербург, НТФ «Инфра», 1997.
- У.Уэндландт / Термические методы анализа / М.:Мир, 1978, 527 с.
- D.W.Van Krevelen, D.Sc., M.A.I.Ch.E., C. Van Heerden, D. Sc, F.J.Huntjens Physicochemical aspects of the pyrolysis of coal and related compounds / Fuel, V.30, p.253, 1951.
- УТВЕРЖДАЮ» ректор СПЗ «Сланцыи-Боровиков Г. И1999 г.1. АКТо завершении исследовательской работы по теме «Разработка технологии полукоксования твердых топлив в сланцевых газогенераторах» и внедрении полученных результатов.
- В результате проделанной работы: Проведен анализ технологических режимов работы газогенератора. Разработана математическая модель процесса полукоксования твердого топлива в газогенераторе.
- На основе математической модели проведена оптимизация режимов работы газогенератора.
- В результате оптимизации был определен режим максимальной >изводительности газогенератора, при котором возможно получение ественного полукокса, что отражено в технологическом регламенте «изводства полукокса ТР-01 -02−039−97.
- Экономический эффект от внедрения оптимального режима работы ановки составил 150 000 руб/год.
- F=160- % коэффициент характ. св-ва разл. материалов1.1- =0.5- А= 1110 В=134 0 С=1660о. о