- •Содержание
- •Введение
- •Анализ исследований энергетического использования канско-ачинских углей
- •1.1 Этапы развития топочных технологий сжигания углей на тепловых электростанциях
- •1.2 Угли Канско-Ачинского бассейна и их энергетическое использование
- •1.3 Технологические способы подавления оксидов азота
- •1.3.1 Ступенчатое сжигание
- •Двухступенчатое сжигание
- •Отрицательные последствия применения двухступенчатого сжигания
- •Опыт компании Mitsui Babcock по усовершенствованию двухступенчатого сжигания
- •Внедрение метода трехступенчатого сжигания на угольных электростанциях в России и снг
- •Усовершенствование метода трехступенчатого сжигания
- •Концентрическое сжигание
- •1.3.2 Подача воды или пара в зону горения
- •Опыт мэи по подавлению оксидов азота впрыском воды в зону горения
- •1.3.3 Рециркуляция дымовых газов
- •Работы вти по внедрению рециркуляции для снижения оксидов азота
- •1.3.4 Сжигание топлив в кипящем слое
- •Сжигание твердых топлив в топках котлов, с классическим кипящим слоем
- •Топки с циркулирующим кипящим слоем
- •Котлы с циркулирующим кипящим слоем в России
- •Котлы с циркулирующим кипящим слоем под давлением
- •Котлы с кипящим слоем (промышленный опыт)
- •1.4 Шлакование и загрязнение поверхностей нагрева котельных агрегатов при сжигании канско-ачинских углей
- •1.5 Вовлечение в энергетику сажистых (окисленных) углей Канско-Ачинского бассейна
- •1.6 Исключение мазута при растопке и подсветке факела топочных камер котлов
- •1.7 Выбор цели и постановка задач исследования
- •Основные задачи исследований:
- •2 Особенности вещественного состава и свойств углей канско-ачинского бассейна по высоте пласта и глубине залегания
- •2.1 Оценка величины запасов сажистых и окисленных углей Канско-Ачинского бассейна
- •2.2 Состав и свойства березовского угля по высоте пласта и глубине залегания
- •2.2.1 Органическая часть
- •2.2.2 Теплотехнические характеристики
- •2.2.3 Состав и свойства минеральной части
- •2.2.4 Особенности распределения органической и минеральной частей по фракциям различных бурых углей при размоле
- •2.2.5 Реакционная способность
- •2.3 Особенности сжигания окисленного березовского угля
- •2.3.1 Экспериментальная установка и методика исследований
- •2.3.2 Работа топочной камеры
- •2.3.3 Поведение минеральной части
- •2.3.4 Загрязнение поверхностей нагрева
- •2.3.5 О роли механического недожога в формировании отложений летучей золы при сжигании канско-ачинских углей с высоким содержанием кальция
- •2.4 Анализ результатов исследований
- •3 Экспериментальные исследования по сжиганию ирша - бородинского угля и его полукокса
- •3.1 Сжигание кузнецкого угля и полукокса ирша-бородинского угля на Егоршинской грэс
- •3.2 Сжигание ирша-бородинского угля и его полукокса на Красноярской тэц-1
- •3.3 Сжигание ирша-бородинского угля и его полукокса на огневом стенде
- •3.4 Выводы
- •4 Исследования по Термической подготовке углей канско-ачинского бассейна
- •4.1 Математическое моделирование процесса термоподготовки углей
- •4.2 Исследования по термоподготовке канско-ачинских углей в слоевом реакторе
- •4.3 Исследования по термоподготовке и сжиганию канско-ачинских углей на полупромышленной установке
- •4.4 Выводы
- •5 Технологические схемы и устройства по повышению эффективности энергетического использования углей канско-ачинского бассейна
- •5.1 Увеличение тепловой эффективности поверхностей нагрева котельных агрегатов
- •5.2 Технологические схемы и устройства по термической подготовке канско-ачинских углей как эффективной ступени их сжигания на тепловых электростанциях
- •5.2.1 Технологические схемы и устройства по внешней термоподготовке
- •Термоподготовка с использованием стандартного оборудования
- •Термоподготовка с использованием принципа фонтанирования
- •5.2.2 Внутритопочная термическая подготовка Термоподготовка угольной пыли в циклонных предтопках
- •Термоподготовка в топочных устройствах с возвратно-поступательным движением потока
- •Топочные устройства по термической подготовке кау с вертикальной циркуляцией угольной пыли в угловых камерах
- •5.2.3 Система термоподготовки углей с применением муфельных предтопков
- •Опытно-промышленный образец системы муфельной растопки, установленной на котле бкз-420-140 пт1 Красноярской тэц-2
- •Система термической подготовки на котлах пк-40-1
- •Система термической подготовки на котлах бкз-420 Красноярской грэс-2
- •Работа универсальной пылеугольной горелки
- •5.3 Выводы
- •6 Трехмерное численное моделирование аэродинамики топочной камеры, оборудованной системой термической подготовки топлива
- •7 Экономическая оценка эффективности технологии сжигания с использованием термической подготовки углей канско-ачинского бассейна и определение перспектив ее тиражирования
- •7.1 Оценка коммерческой эффективности технологии сжигания с использованием термической подготовки канско-ачинских углей с учетом риска и неопределенности
- •7.1.1 Финансово-экономическая оценка технологии сжигания с внутритопочной термической подготовкой канско-ачинских углей с примененением высокоэкономичного котельного агрегата
- •Анализ проектных рисков
- •Анализ чувствительности
- •Анализ безубыточности
- •7.1.2 Финансово-экономическая оценка технологии муфельной растопки канско-ачинских углей
- •Теплота сгорания мазута
- •Анализ проектных рисков
- •Анализ чувствительности
- •Анализ безубыточности
- •7.2. Применение специализированной модели межотраслевого комплекса – Энергетической модели России для определения эффективности различных энерготехнологий
- •Характеристика условий добычи и использования канско-ачинских углей
- •7.3 Формирование исходных параметров и определение экономических последствий тиражирования технологии термической подготовки канско-ачинских углей на пылеугольные тепловые электростанции России
- •7.4. Предотвращенный экологический ущерб от реализации технологии термической подготовки канско-ачинских углей
- •7.4.1 Экологическая оценка проекта «Высокоэффективный экологически чистый котельный агрегат» (вэка)
- •Определение величины снижения платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу
- •Расчет предотвращенного ущерба при освоении технологии вэка
- •7.4.2 Экологическая оценка проекта «Безмазутная растопка котельных агрегатов» бмрк Расчет снижения платы за выбросы загрязняющих веществ
- •Количество угля, замещающего одну тонну мазута
- •При сжигании одной тонны мазута в топочную камеру котла поступает
- •Расчет предотвращенного ущерба при освоении технологии бмрк
- •7.5 Выводы
- •Основные результаты и выводы
- •Список использованных источников
1.2 Угли Канско-Ачинского бассейна и их энергетическое использование
Канско-Ачинский угольный бассейн является второй после Кузбасса топливно-энергетической базой России. В пределах Красноярского края расположена основная часть Канско-Ачинского бассейна, содержащего 38 % разведанных запасов РФ, пригодных для открытой разработки, и являющийся уникальной минерально-сырьевой базой развития угольной, энергетической и химической отраслей [12]. Ускоренное освоение этого бассейна позволит существенно улучшить и удешевить энергоснабжение страны.
Бассейн расположен в наиболее заселенной части Центральной Сибири с развитыми промышленными центрами и относительно хорошими транспортными связями. Канско-Ачинский угольный бассейн исключительно благоприятный для освоения как по географическому положению, так и по условиям залегания углей. Уникальность месторождений КАбасса определяется, прежде всего тем, что большая часть запасов угля характеризуется благоприятными горнотехническими условиями отработки (большая мощность, малый коэффициент вскрыши, благоприятная гидрогеология [13].
Располагая значительными балансовыми запасами бассейн является уникальным по их концентрации на небольшой глубине. Все разведанные геологические запасы бассейна пригодны для разработки открытым способом (до глубины 300 м).
Угли бассейна гумусовые, технологических групп 1Б, 2Б и ЗБ, а в Саяно-Партизанском (восточная окраина) и частично Балахтинском районах угли каменные марок Д и Г. Преобладают бурые угли – 98,4 % (марки Б1 и Б2), каменные угли марки Г составляют 1,6 %.
По территории Красноярского края в рамках Канско-Ачинского бассейна добыча ведется на 14 разрезах (3 крупных угольных разреза – Назаровский, Бородинский и Березовский 1 и 11 малых) суммарной производственной мощностью почти 50 млн. т/ год.
Значительные изменения произошли в последние годы в структуре собственности и системе управления угольными предприятиями Красноярского края.
Если раньше собственность была государственной, а управление осуществлялось в рамках объединения «Красуголь», то сейчас собственность – частная. В настоящее время добыча угля на территории Красноярского края осуществляется в рамках ОАО «СУЭК» (крупнейшей по объемам добычи угольной компании России), ОАО «Красноярсккрайуголь» (ККУ) (объединяющего малые разрезы края) и 13 частных угольных предприятий. Родоначальником ОАО «СУЭК» явилась образованная в 2001 г. компания ЗАО «СУЭК» Байкал-уголь» в которую вошли разрезы ОАО «Востсибуголь», ОАО «Читауголь» и «Красноярская угольная компания». В 2002 г. произошло объединение активов ЗАО «СУЭК» Байкал-уголь» и ОАО «Росуглесбыт» под эгидой угольного холдинга ОАО «СУЭК».
Объем добычи энергетических углей в 2000 г. достиг уровня 1996 г., превысив его на 4,5 %, но в 2002 году он резко сокращается, снижаясь до 87,7 % от уровня 1996 г. Основное сокращение добычи угля произошло на разрезах, принадлежащих СУЭК.
Основной причиной спада стала аномально теплая зима. Определенные причины были связаны и со сменой собственника крупных разрезов. Такой же спад наблюдался и в 2004 г. На разрезах же, принадлежащих «Красноярсккрайуглю» с 2002 года отмечается устойчивый рост добычи угля.
Главным фактором снижения уровня добычи углей в Красноярском крае до 2000 г. явилось кризисное состояние экономики регионов-потребителей КАУ и как следствие – падение спроса на электроэнергию, а соответственно и на уголь.
Также следует учитывать, что в 1991 г., когда добыча угля в Красноярском крае достигла максимума, она составляла 55,2 млн. т.н.т. И, если в 2000 – 2001 гг. добыча угля в крае превышала уровень 1996 г., то начиная с 2002 г. объем добычи пошел на спад, так в 2005 г добывалось только 66 % от технически возможного уровня [14].
Из 22 предприятий, владеющих лицензиями на право добычи угля в Красноярском крае в 2003 году только 14 осуществляли добычу угля. Предприятия филиала ОАО «СУЭК» обеспечивают 85 % объема добычи угля в г. Красноярске. На долю предприятий ОАО «Красноярсккрайуголь» приходится 10 %. Объемы добычи более мелких предприятий составляют 5 % общего объема добычи филиалом ОАО «СУЭК» в г. Красноярске 66 % приходится на ОАО «Разрез Бородинский», 15 % – на ОАО «Разрез Назаровский». Из суммарной добычи угля ОАО «Красноярсккрайуголь» 77 % приходится на Переясловский разрез. Из числа других предприятий выделяется ООО «Угольный разрез Канский», его доля в этой группе предприятий составляет 84 % [14].
ОАО «СУЭК» имеет в своем составе три крупных угольных разреза: «Назаровский», «Бородинский» и «Березовский», представляющих собой производственный комплекс, построенный по принципу законченного технологического цикла. Они составляют основу горнодобывающей промышленности края. Эти разрезы располагают необходимой инфраструктурой и значительными запасами угля, характеризуются достаточно высоким уровнем эффективности производства.
Разрезы средней производительности (1 – 5 млн. т. в год) компании «ККУ» и частные разрезы располагают значительными запасами высококалорийных углей лучшего качества по сравнению с углями крупных разрезов СУЭК [15].
Работы по добыче производятся в шести районах края – Тасеевском, Абанском, Рыбинском, Ирбейском, Балахтинском и Козульском. Также имеются филиалы еще в пяти районах Красноярского края. ККУ занимается поставкой угля местному населению. В основном уголь ККУ покупают те районы, которые находятся рядом с разрезами. Большая часть идет на коммунально-бытовые нужды, для мелких котельных, гортопов, военных частей. То есть по краю продажа этого угля составляет примерно 15 – 20 % от всего продаваемого объема. А основная часть идет в различные регионы страны [14].
Три разреза ККУ (Переяславский, Ирбейский и Козульский) вывозят уголь за пределы края, поскольку имеют железнодорожные тупики, и, соответственно, возможность погрузки. Поставляется уголь в Иркутскую область, Хакасию, Рязань, на Алтай. Есть поставки в Дальнее Зарубежье – в Венгрию и Румынию.
Таким образом, современные масштабы добычи канско-ачинскогоугля в крае далеко не соответствуют потенциальным возможностям минерально-сырьевой базы, которая позволяет добывать их в перспективе до 100 млн.т. в течение не менее 200 лет.
В связи с возрастающей ролью углей Канско-Ачинского бассейна (догрузкой и наращиванием производственных мощностей) в развитии энергетики России на первый план выдвигаются проблема, связанная с эффективным энергетическим использованием углей этого бассейна.
К основным аспектам этой проблемы следует отнести:
1. Существенное снижение выбросов оксидов азота с уходящими дымовыми газами на тепловых электростанциях.
2. Уменьшение загрязнения и шлакования котельных агрегатов, что обусловлено специфическим составом минеральной части канско-ачинских углей, в связи с чем котельные агрегаты не могут нести номинальную нагрузку.
3. Вовлечение в ТЭБ России забалансовых окисленных (сажистых) углей.
4. Замена мазута при растопке и подсветке факела топочных камер котлов высокореакционными углями, в первую очередь углями Канско-Ачинского бассейна.
