| Оптимизация схем и рабочих параметров систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации твердотопливных промышленных энергоустановок
Диссертация
Автор: Агеев, Михаил Александрович
Название: Оптимизация схем и рабочих параметров систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации твердотопливных промышленных энергоустановок
Справка: Агеев, Михаил Александрович. Оптимизация схем и рабочих параметров систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации твердотопливных промышленных энергоустановок : диссертация кандидата технических наук : 05.14.04 / Агеев Михаил Александрович; [Место защиты: Сарат. гос. техн. ун-т] - Саратов, 2010 - Количество страниц: 160 с. ил. Саратов, 2010 160 c. :
Объем: 160 стр.
Информация: Саратов, 2010
Содержание:
введение
глава 1 тенденции развития топливной базы россии и проблемы защиты окружающей среды
11 Перспективы изменения структуры топливной базы России и характеристика используемых углей
12 Методы подавления образования вредных компонентов в процессе горения твердого топлива
13 Обзор методов очистки дымовых газов в пределах конструкции пылеугольных котлов
14 Вынесенные системы глубокой очистки дымовых газов от оксидов серы и азота выводы по главе 1 постановка задач исследования
глава 2 математическое описание систем очистки дымовых газов от твердотопливных установок для решеня оптимизационных задач
21 Методические основы сопоставления и оптимизации схем и рабочих параметров систем газоочистки
22 Математическое моделирование каталитического реактора для восстановления оксидов азота дымовых газов
23 Математическое описание устройств очистки дымовых газов от оксидов серы
24 Обобщенная математическая модель системы очистки дымовых газов от твердотопливных установок выводы по главе 2
глава 3 технико-экономическая оптимизация схемы и рабочих параметров системы
ГАЗООЧИСТКИ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ
ПРОМЫШЛЕННОГО АГРЕГАТА
31 Оптимизация системы газоочистки на основе использования тепла подогретого воздуха
32 Оптимизация системы газоочистки модернизируемого котельного агрегата на основе использования насыщенного пара из барабана котла
33 Сопоставление альтернативных вариантов систем газоочистки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ГЛУБОКОЙ ГАЗООЧИСТКИ
В ОТЕЧЕСТВЕННУЮ ПРАКТИКУ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
Введение:
Актуальность темы. Рост экономики тесно связан с возрастанием использования в производствах различных видов топлива. При этом в настоящее время твердое органическое топливо рассматривается в качестве основного природного источника на длительную перспективу. Это обстоятельство потребует широкого внедрения малотоксичных методов сжигания и использования установок для очистки дымовых газов от оксида азота и диоксида серы.
Применяемые сегодня технологические методы подавления образования вредных ингредиентов при горении твердого топлива, имеют невысокую эффективность. Более эффективными являются вынесенные системы глубокой очистки дымовых газов, обеспечивающие степень очистки 98 -г- 99 %. Но из-за высокой стоимости их внедрение сдерживается введенным в 1978 году ГОСТ 17.2.3.-78. В соответствии с этим документом выбросы в интервале ПДВ и ВСВ оплачиваются предприятиями по директивно установленным тарифам в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 01.07.2005 года № 410 с учетом инфляционного коэффициента. В результате предприятию по-прежнему выгоднее платить за вредные выбросы, чем внедрять малотоксичные технологии и системы очистки.
В условиях увеличения доли твердого топлива крайне актуальным становится широкое внедрение эффективных систем глубокой очистки отходящих дымовых газов. Однако для успешного внедрения указанных систем необходимо решить ряд задач научно-исследовательского характера, связанных с определением вариантов схемных решений, оптимизацией рабочих параметров и конструктивных характеристик оборудования, сопоставлением схем по экономическим критериям. В связи с этим тематика настоящей работы является актуальной и своевременной.
Цель настоящей работы - разработка методических основ оптимизации схем, конструктивных и рабочих характеристик системы г глубокой очистки дымовых газов для использования при модернизации твердотопливных промышленных установок с определением перспектив внедрения.
Объектом исследования является система глубокой очистки дымовых газов от оксидов азота и диоксида серы для котлов, работающих на твердом топливе.
В связи с этим основными задачами исследования являются:
1. Установление наиболее перспективных способов подавления образования и глубокой очистки дымовых газов от оксидов азота и диоксида серы.
2. Определение возможных вариантов схемных решений вынесенных систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации действующих установок.
3. Разработка математического описания эффективной системы очистки дымовых газов применительно к модернизации твердотопливных агрегатов на основе использования современных методов и соотношений физической химии, адаптированных к процессам восстановления оксидов азота.
4. Определение оптимальных массогабаритных характеристик и рабочих параметров оборудования вынесенной системы глубокой очистки дымовых газов на примере модернизации пылеугольных котлов типа ПК-14 с использованием разработанного математического описания и учетом критериев экономической эффективности.
5. Определение экономических условий и тарифов, обеспечивающих заинтересованность предприятий во внедрении установок для глубокой очистки дымовых газов при модернизации твердотопливных промышленных установок.
Научная новизна:
1. Выбран и обоснован критерий экономической оптимизации для возможных вариантов схемных решений вынесенных систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации действующих твердотопливных промышленных установок.
2. На основе соотношений химической кинетики, тепломассопереноса и газодинамики разработано математическое описание реактора селективного каталитического восстановления (СКВ) оксида азота аммиаком, предназначенное для последующей интеграции в экономико-математическую модель системы газоочистки.
3. Разработано математическое описание элементов вынесенной системы газоочистки, позволяющее выявлять наивыгоднейшие условия обеспечения работы реактора СКВ.
4. Программно реализована экономико-математическая модель системы газоочистки для модернизируемых установок, учитывающая особенности схемных решений, взаимосвязь элементов системы газоочистки и их взаимное влияние друг на друга.
5. Определены оптимальные схемные решения и рабочие параметры, состав и конструктивные характеристики оборудования системы очистки дымовых газов для модернизируемого пылеугольного котла и получены их зависимости от экономических факторов: коэффициента эффективности инвестиций, стоимостей энергоносителей, оборудования и катализаторной массы.
6. На основе использования рекомендованной UNIDO методики оценки эффективности инвестиционных проектов определены экономические условия, обеспечивающие заинтересованность промышленных предприятий во внедрении установок глубокой очистки дымовых газов.
Практическая ценность:
1. Предложенные варианты схемных решений рекомендуются для использования проектными организациями при создании систем глубокой очистки дымовых газов как для действующих, так и вновь проектируемых твердотопливных промышленных установок.
2. Разработанное методическое обеспечение для расчета элементов системы очистки дымовых газов позволяет конструкторским организациям определить оптимальные рабочие параметры и конструктивные характеристики оборудования в зависимости от экономической ситуации при создании эффективных систем глубокой газоочистки.
3. Результаты оптимизации и полученные показатели экономической эффективности вынесенных систем очистки дымовых газов будут полезны при внедрении таких систем на различных предприятиях, использующих твердое топливо.
Автор защищает: схемные решения вынесенных систем очистки дымовых газов и модернизируемого агрегата; методические положения экономической оптимизации и сопоставления систем очистки дымовых газов от оксида азота и диоксида серы; экономико-математические модели установок системы газоочистки; результаты численных исследований и оптимизации систем газоочистки; экономические условия, обеспечивающие внедрение систем очистки дымовых газов в отечественную практику.
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснована использованием методологии системного подхода при решении поставленных задач, применением фундаментальных законов технической термодинамики, физической химии и тепломассообмена при разработке математических описаний процессов очистки дымовых газов от оксида азота и диоксида серы, использованием рекомендованных UNIDO критериев и современных методов оценки эффективности инвестиционных проектов.
Личный вклад автора заключается в следующем:
1. Проанализированы и определены наиболее перспективные способы подавления образования и глубокой очистки дымовых газов от оксида азота и диоксида серы.
2. Обоснованы возможные варианты схемных решений вынесенных систем глубокой очистки дымовых газов при модернизации пылеугольных котлов.
3. Разработано и программно реализовано математическое описание эффективной системы очистки дымовых газов с использованием современных соотношений физической химии в процессах восстановления оксидов азота применительно к модернизации пылеугольных котлоагрегатов.
4. На основе критерия экономической эффективности определены оптимальные массогабаритные характеристики и рабочие параметры оборудования вынесенной системы глубокой очистки дымовых газов на примере модернизации котлоагрегата ПК-14. Установлена устойчивость полученных решений.
5. С использованием интегральных показателей определены экономические условия, обеспечивающие заинтересованность предприятий во внедрении установок для глубокой очистки дымовых газов при модернизации промышленных пылеугольных котлоагрегатов.
Работа выполнена на кафедре «Промышленная теплотехника» в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» под научным руководством доктора технических наук, профессора Симонова Вениамина Федоровича и научным консультантом кандидата технических наук, доцента Пономаревой Наталии Владимировны.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и научно-технических конференциях кафедры «Промышленная теплотехника» Саратовского государственного технического университета (2004 - 2008 г.), Международной научной конференции, посвященной памяти профессора А. И. Андрющенко «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (г. Саратов, 29-31 октября 2008 г.).
Публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 7 печатных работах [2 - 8], в том числе в 2 изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК.
Объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 160 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Работа содержит 44 рисунка, 2 таблицы. Список использованных источников включает 108 наименований.
|
