ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9
1.1 Масштабы угольной промышленности в России и за рубежом 9
1.2 Проблемы, связанные с использованием угля как топлива 14
1.3 Перспективные направления развития в области угольной энергетики 19
1.4 Ожидаемые результаты извлечения алюмосиликатных микросфер из
летучей золы 40
2. ОПИСАНИЕ РАССМАТРИВАЕМОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА 42
2.1 Описание котельной 42
1.2 Поверочно-конструкторский расчет котлоагрегата 48
2.2 Основные характеристики угольной пыли 72
2.3 Пылесистемы и углеразмольные мельницы 75
2.4 Размол и сушка угля 76
2.5 Сбор и складирование алюмосиликатных микросфер 78
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СВОЙСТВ
АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МИКРОСФЕР 80
3.1 Подготовка материалов для исследования 80
3.2 Определение коэффициента теплопроводности подготовленных образцов 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 95
Твердое топливо является основным промышленным источником загрязнения воздуха пылевидными частицами, оксидами серы и азота, продуктами неполного сгорания, в том числе СО и канцерогенными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), тяжелыми металлами. В большей мере это относится к теплоэнергетическим установкам малой мощности и слоевым топкам. Согласно данным статистической обработки, проведенной в США, котельные установки выбрасывают в атмосферу в 500 раз больше СО на единицу теплоты, чем ТЭС. При этом, отопительные установки выбрасывают СО в 20 раз больше, чем промышленные котельные. При сжигании угля в котлах малой производительности выброс СО превышает 2% от массы топлива. Концентрация полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и продуктах сгорания угля в топках с неподвижной колосниковой решеткой в 10 000 раз превышает содержание ПАУ в продуктах сгорания теплоэлектростанций. При этом, основное количество ПАУ адсорбируется на поверхности выбрасываемых в атмосферу твердых частиц размером менее 200 мнм, способных проникать и дыхательные пути человека. Полагают, что угольная теплоэнергетика ответственна примерно за 20% случаев гибели от рака легких. Ущерб, причиняемый вредными выбросами в атмосферу мелкими котельными установками в силу их размещения в зоне проживания людей и ограниченных возможностей использования технических средств для обезвреживания выбросов в 5 раз выше, чем от ТЭС.
Одной из острых проблем в использовании угольного топлива является то, что электро- теплогенерирующие предприятия оставляют после себя горы шлака и золы. В одной только Новосибирской области действующие ТЭЦ выбрасывают 870 тысяч тонн золы в год. Это значит площади, выделенные под золошлаковые отходы с каждым годом стремительно, сокращаются.
Золу и шлак можно использовать в производстве строительных материалов. Довольно перспективное направление для применения угольных отходов — это дорожное строительство. Одним из развивающимся направлением является зольный кирпич зеленого цвета. Сухие строительные смеси также могут содержать золу в качестве минеральных добавок. Специалисты из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН создали технологию производства «низкотемпературного» керамзита, который применим в сибирских условиях. Зола самый подходящий материал для этой цели.
Частицы в летучей золе имеют различные типы структур. Некоторые частицы в летучей золе являются твердыми. Другие частицы в летучей золе являются полыми и называются ценосферами. Ценосфера - это легкая, инертная, полая сфера, заполненная инертным воздухом или газом. Ценосферы имеют жесткую структуру, они легкие, водонепроницаемые и изоляционные. Из-за полой структуры, ценосферы имеют меньшую плотность (например, некоторые ценосферы имеют плотность ниже 1 г / см 3 по сравнению с твердыми частицами летучей золы. Как известно, доля ценосфер составляет около 1-3% от общей массы летучей золы.
В области композиционных материалов возрастает интерес к сверхлегким энергопоглощающим материалам и структурам, которые содержат полые частицы.
Следовательно, в полимерах начали широко применять микросферы. Теперь растет интерес к использованию ценосфер в металлах. Тонкие и размерные ценосферы могут быть проданы по привлекательным ценам для этого сегмента промышленности, обеспечивая синтаксические пены и твердые клетки. Кроме того, существует растущий рынок тонких твердых микросфер для производства армированных полимеров, металлов и керамики.
Цель работы: Разработка и исследование технологии получения алюмосиликатных микросфер.
Научная новизна:
• Разработана новая технологическая цепочка по извлечению алюмосиликатных микросфер из продуктов сгорания пылеугольного топлива
• Проведены исследования теплоизоляционных свойств алюмосиликатных микросфер
Задачи:
• Разработать технологическую схему по получению алюмосиликатных микросфер.
• Провести исследования по определению теплоизоляционных свойств алюмосиликатных микросфер.
В ходе работы были изучены условия образования алюмосиликатных микросфер, оценены масштабы и рассмотрены перспективные направления для развития. Золошлаковые отходы действительно несут в себе опасность для окружающей среду. Один из путей решения данной проблемы это применение отходов угольной энергетики в полезных целях. Таким является извлечение алюмосиликатных микросфер.
Была составлена технологическая схема получения АСПМ, которую можно применить практически для любых угольных электростанций и котельных, где топливо сжигается в факеле.
Золу и шлак можно использовать в производстве строительных материалов. Довольно перспективное направление для применения угольных отходов — это дорожное строительство. Одним из развивающимся направлением является зольный кирпич зеленого цвета. Сухие строительные смеси также могут содержать золу в качестве минеральных добавок. Специалисты из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН создали технологию производства «низкотемпературного» керамзита, который применим в сибирских условиях. Зола самый подходящий материал для этой цели.
Кроме того, были проведены исследования теплоизоляционных свойств. Эксперименты дали весьма положительные результаты по коэффициентам теплопроводности.
Как известно, доля ценосфер составляет около 1-3% от общей массы летучей золы, но в зависимости от марки топлива встречается и 8-10%.
В нашей стране золошлаковые отходы перерабатывают в относительно малых объемах. В основном золу применяют в цементах и в клинкер. В очень малых объемах производят зольные блоки: золу и цемент смешивают и все это прессуют. Были случаи, когда золу использовали в качестве отсыпки для использования золы.
