Підвищення ефективності термічного перероблення торфу для використання в теплоенергетичних установках
Автор: Хімка Богдан Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Хімка Б.Б., Лис С.С. (керівник). Підвищення ефективності термічного перероблення торфу для використання в теплоенергетичних установках. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2021. Магістерська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню підвищення ефективності термічного перероблення торфу для використання у теплоенергетичних установках. Сьогодні набирають актуальності інноваційні напрями енергетичного використання торфу. На сьогоднішній день відомі три види торфового палива: торф фрезерний для спалювання у пилоподібному стані, торф паливний кусковий і торфові паливні брикети. Найбільш ефективною торфовою паливною продукцією є брикети, які використовуються переважно як комунально-побутове паливо. Використання торфу для отримання енергії передбачає створення сучасного обладнання, що поєднує високу ефективність із забезпеченням екологічних вимог щодо шкідливих викидів. Принцип роботи сучасних теплогенераторів заснований на двохстадійному спалюванні, при якому на першій стадії здійснюється піроліз, або газифікація (в залежності від температури) палива, а на наступних стадіях – допалювання утвореного генераторного газу. Такий принцип спалювання дозволяє істотно підвищити теплову ефективність і керованість процесу, а також досягти високого рівня екологічної безпеки. Об’єкт дослідження – термічне перероблення торфу. Предмет дослідження – механізм та технологія термічного перероблення торфу. Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення ефективності термічного перероблення торфу для використання в теплоенергетичних установках. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати такі завдання: • провести аналіз торфу як палива та як сировини для виготовлення брикетів; • провести аналіз теоретичних положень процесу термічного перероблення торфу та основних теплофізичних характеристик торфу; • провести аналіз теплоенергетичних установок для термічного перероблення торфу; • розробити метод розрахунку та скласти матеріальний і тепловий баланс процесу газифікації торфу. Такі палива, як торф, буре вугілля і біомаса є низькокалорійні та характеризуються великим вмістом летких речовин. Інтенсивність горіння таких палив найбільша на початку процесу і різко знижується під час догорання коксового залишку. У зв’язку з цим, їх спалювання в традиційних теплогенераторах, особливо малої потужності, призводить до екологічної проблеми – викиду в атмосферу продуктів згоряння з високими концентраціями окису вуглецю і оксидів азоту, що істотно перевищує допустимі норми. Використання торфу та інших нетрадиційних палив для отримання енергії передбачає створення сучасного обладнання, що поєднує високу ефективність із забезпеченням екологічних вимог щодо шкідливих викидів. Принцип роботи сучасних теплогенераторів заснований на двохстадійному спалюванні, при якому на першій стадії здійснюється піроліз, або газифікація (в залежності від температури) палива, а на наступних стадіях – допалювання утвореного генераторного газу (водню, оксиду вуглецю, вуглеводнів). Такий принцип спалювання дозволяє істотно підвищити теплову ефективність і керованість процесу, а також досягти високого рівня екологічної безпеки. Проведено термогравіметричні дослідження торфу, які дали змогу визначити подальші напрямки підвищення якісних показників палива. Були визначені етапи та температурні інтервали термічного розкладання, вид теплових ефектів та глибина структурно-хімічних перетворень торфу. Приведено розрахунок матеріального і теплового балансу процесу газифікації торфобрикетів. У матеріальному балансі процесу газифікації на підставі закону збереження речовини співставляють кількість речовин, введених в газогенератор і виведених з нього. Облік речовин ведеться за елементами. Розбіжність в матеріальному балансі становить 1,3 %, що знаходиться в допустимих межах. З теплового балансу виходить, що під час газифікації торфобрикетів невеликі втрати тепла виходять внаслідок винесення пилу і втрат вуглецю з золою і шлаком. Використання втрат тепла на нагрів повітря і зменшення кількості винесеного пилу ККД процесу газифікації покращується. Слід зауважити, що після охолодження газу і конденсації водяної пари теплотворність газу підвищується. В розділі економіки розраховано економічні показники процесу термічного перероблення твердого палива в газоподібне паливо з метою отримання теплоти. В розділі автоматизації представлено автоматизацію парогенератора і утилізатора тепла. Регулювання живлення котлових агрегатів і регулювання тиску в барабані парогенератора головним чином, зводиться до підтримки матеріального балансу між відводом пари і подачею води. Параметром, що характеризує баланс, є рівень води в барабані парогенератора. Надійність роботи котлового агрегату багато в чому визначається якістю регулювання рівня. Ключові слова: торф, термічне перероблення торфу, теплофізичні характеристики, теплоенергетичні установки, процес газифікації торфу.