Обоснование и совершенствование способов энергетического использования растительных отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Голубев, Вадим Алексеевич

• Голубев, Вадим Алексеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Голубев, Вадим Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ КАК ТОПЛИВА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ

1.1 Роль растительных отходов на примере Алтайского края

1.2 Автогенное горение

1.3Экология и проблемы сжигания растительных отходов

1.4Влажные древесные отходы

1 ^Характеристика гидролизного лигнина

1.6Экспериментальное исследование характеристик лигнина

1.7Анализ влияния влажности

1.8Парусность и скорость витания частиц

1.9Усадочные явления

1.10 Опытное определение и применение кривых сушки

1.11 Исследование процессов на дериватографе

1.12 Исследования термического разложения древесины

1.13 Исследование кинетики реакций разложения КДО

1.14 Предложения по энергетическому использованию КДО

Выводы к главе 1

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КДО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛАХ

2.1 Использование КДО в СЦКК

2.20ценка эффекта и способов использования КДО

2.3 Совместное сжигание угля и биомассы (обзор)

2.4Технологическая схема ТЭЦ СЦКК

2.5 Формулировка задачи и методы моделирования

2.6Математическое моделирование и анализ

Выводы к главе 2

3. РАЗВИТИЕ СХЕМЫ РЕКОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ

3.1 Сжигание местных низкосортных топлив

3.2Энергетическое использование КДО на типовой ТЭЦ

3.3Выбор источника тепла

3.4Расчет процессов сушки КДО

3.5Работа технологической схемы и условия сушки

З.бУсловия пневмотранспорта

3.7Дожигатели шлака

3.8Результаты применения совместного сжигания КДО и угля

3.90пределение доли КДО при совместном сжигании

Выводы к главе 3

4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО ИЗ БИОМАССЫ

4.1 Использование энергетического биотоплива

4.2Сушильная камера, схема работы

4.3Методика расчета аэродинамики и сопротивления

4.4Теплообмен между газом и взвешенными частицами

4.5Исходные данные и условия тепло- и масообмена

4.6Проведение и анализ расчетов

4.7Балансовый расчет установки

4.8Сушильная установка

4.9Конструкция и характеристика вихревых топок «Торнадо»

4.10 Разработка теплогенератора

4.11 Технологическая схема сушки лигнина

4.12 Работа и регулирование установки

4.13 Работа комплекса брикетирвания

Выводы к главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и совершенствование способов энергетического использования растительных отходов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Развитие общества сегодня характеризуется глобализацией и острыми кризисными ситуациями, вызываемыми во многом проблемами энергетики и экологии. Повсеместно в России проблемы энергообеспечения жизненно важны, возрастает спрос на энергоносители, причем запасы традиционных топлив весьма ограничены, неуклонно дорожают, и одновременно жизнедеятельность сопровождается производством отходов: древесных, сельскохозяйственных, лигнина, твердых бытовых, осадков сточных вод и др., горы которых быстро растут и представляют серьёзную угрозу нашего времени.

Энергетика - это основа экономики, поэтому концепции [1, 2] вовлечения в топливный баланс многочисленных крупнотоннажных потоков горючих отходов становятся все более актуальными. Например, в лесопильном производстве почти 50% древесины превращается в отходы, а при её глубокой переработке еще около 50% пиломатериала переходит в отходы. В сельском хозяйстве также выделяется значительное количество растительных отходов. Суммарное годовое количество отходов сельского хозяйства достигает 200-250 млн.куб.м. [3]. Доля отходов по отношению к массе урожая составляют: пшеница - 175%, кукуруза - 120%, рис -180%, соевые бобы - 260%, хлопок - 300% [4, 5]. Среди промышленных отходов можно указать продукт переработки древесины - гидролизный лигнин (в отвалах его содержится около 100 млн. м3).

Зачастую эти отходы достаточно качественны и пригодны для прямого сжигания и местного использования в энергетике. При низком качестве они могут быть сырьём для приготовления пеллет, брикетов и других видов качественного, транспортабельного и экологически безопасного биотоплива для энергетики.

Биомасса является возобновляемым источником энергии, С02 нейтральным - при сгорании выделяет то же количество углекислого газа, которое поглотилось из атмосферы во время её роста. Выбросы при огневой утилизации биомассы малы, дают минимум 1ЧОх и не учитываются в формировании общей величины парникового эффекта, а при естественном разложении биомассы выделяется метан СН4, имеющий в 21 раз больший парниковый эффект, чем СОг.

Из других загрязнителей Ы02 имеет парниковый эквивалент по С02310, а эквивалент гексафторида серы (8Р6) составляет 21900. В России основная масса парниковых выбросов представлена ССЬ в пределах 98%, и выделяется преимущественно при сжигании топлива. Хранение отходов на специальных полигонах вызывает выделение метана СН4 и связано с дополнительными расходами на уплату экологических штрафов, ликвидацию пожаров, с отсутствием свободных площадей (остановка производства при перегруженности отвала).

Лидерами энергетического использования древесииы является Финляндия (23% энергетического баланса) и Швеция (доля биотоплива в энергетическом балансе страны составляет 18%), при этом до 70% тепловой энергии вырабатывается ТЭЦ на древесных отходах. Их мощность достигает 375МВт. Имеются сотни котельных, работающих на щепе. В ряде стран (Швеция, Италия, ФРГ, Аргентина и др.) созданы специальные энергетические плантации быстрорастущих пород древесины на землях, не пригодных для сельского хозяйства [5-7]. Плантации ивы в Швеции на заболоченных землях дают 25 т древесины с 1 га в год. Сбор древесины осуществляется через 2 года специальными комбайнами зимой. С 1 млн. га получается 15 млн. т древесины в виде сухого древесного топлива, что эквивалентно 20% энергии, необходимой для этой страны.

На наш взгляд, в России наиболее эффективно использование в энергетике древесных и растительных отходов, как местного топлива [5, 6] с применением их по месту образования на перерабатывающих производствах, что экономично, без транспортных расходов. Наиболее доступными, массовыми и перспективными для использования в энергетике здесь являются такие отходы [8, 9]:

- сырые древесные отходы: опилки, щепа, корье, в том числе запасы многолетней давности, лигнин гидролизного производства;

- сухие древесные отходы от глубокой переработки древесины, включая пыль шлифования с клеевыми массами и отходы мебельного производства;

- отходы переработки сельскохозяйственной продукции, прежде всего лузга: подсолнечная, гречневая, рисовая, овсяная.

Отметим, что сейчас в России масштабы переработки древесины и сельскохозяйственных растений достигли таких размеров, что КДО и растительные отходы создали существенные проблемы как из-за повсеместного распространения несанкционированных отвалов отходов, так и из-за проблем с их утилизацией.

Степень разработанности выявленной проблемы мала. Возникает противоречие: с одной стороны, имеется большое количество отходов, представляющих собой биомассу - экологически эффективный, возобновляемый, С02 нейтральный, с минимальным количеством вредных выбросов (на уровне природного газа) источник энергии. С другой стороны, имеется большое разнообразие видов отходов этого типа, слабая изученность их теплофизических свойств и теплотехнических характеристик. Проблема заключается в трудности их транспортирования, в отсутствии, непригодности морально и физически устаревшего оборудования для их огневой утилизации. Требуется разработать и научно обосновать на основе изучения свойств и характеристик этих отходов технологии и оборудование, которое позволит расширить топливную базу энергетики, утилизировать отходы, и этим высвободить занятые ими площади, уменьшить их экологическое давление, снизить эксплуатационные расходы предприятий [5, 6, 8-10].

Сейчас в России для сжигания КДО установлено большое количество котельных агрегатов устаревших типов. Котлы имеют топки со свободно-залегающим слоем, с наклонной или механической колосниковой решеткой, топки скоростного горения системы В.В. Померанцева с «зажатым» слоем [8, 9, 11, 12]. Эти топки позиционируются как типовые, «универсальные», но для каждого типа отходов необходима разработка специального топочного устройства с учетом его специфических характеристик. Причем это справедливо и для топочных устройств нового типа, например, с низкотемпературным и высокотемпературным кипящим слоем.

Применение в энергетике КДО, лигнина и других альтернативных топлив затруднено отсутствием их данных в нормативной базе [13], недостаточной изученностью свойств [14-17], сложностью их поведения в топочных процессах [15, 18-21] и необходимостью разработки [22-26] специального оборудования. Напри-

мер, из-за большой парусности [27] пыль шлифования, опилки, лузга и частицы кокса отходов мельче 5мм легко подхватываются дымовыми газами и уносятся из топок, вызывая потери тепла от механического недожога. Лигнин, корьевые и другие отходы зачастую имеют повышенную влажность, низкую теплоту сгорания, широкий диапазон гранулометрического состава и непригодны для прямого сжигания, а требуют переработки в качественные виды топлива.

Специфические свойства отходов, высокие влажность и выход летучих, до 85-90%, делают невозможным применение традиционных схем [11, 12], требуют дополнительных мер по стабилизации топочного процесса. Например, для вовлечения в топливный баланс целлюлозного комбината КДО, характеризующихся широким гранулометрическим составом и значительными изменениями свойств и характеристик, требуется разработка не только собственно методов сжигания, но и технологической схемы в целом, включая подготовку и подачу топлива. Здесь важна возможность малозатратной модернизации типовых энергетических котлов с заменой значительной доли качественного топлива, до50%, на КДО путем разработки и установки высокоэффективных топочных устройств.

Еще в большей степени обоснование технологических схем и разработка требуемого набора оборудования необходимы при создании производства качественных видов энергетического биотоплива из КДО, лигнина и подобных ему отходов, не пригодных для эффективного прямого сжигания.

Целью работы является научное обоснование и совершенствование способов энергетического использования растительных отходов на основе изучения их теплофизических свойств и кинетики термических превращений, численного моделирования определяющих процессов, а также разработка конструкций вихревых топок для прямого сжигания в типовых котлах и комплексов подготовки высококачественного энергетического биотоплива.

Для достижения этих целей решались следующие задачи.

- Анализ и экспериментальное исследование теплофизических свойств и кинетики термических превращений КДО и гидролизного лигнина в условиях, ха-

рактерных для топочных процессов и процессов переработки биомассы в энергетическое топливо.

- Разработка и научное обоснование путем численного моделирования конструктивных схем вихревых топочных устройств, пригодных для перевода энергетических котлов БКЗ-75 на прямое совместное сжигание КДО с углем (при замене до 40% его в топливном балансе).

- Теоретическое обоснование и разработка метода приборного контроля доли биомассы в топливном балансе многотопливных энергетических установок.

- Комплексная разработка технологии получения высококачественного энергетического биотоплива в виде брикетов из растительных отходов (на примере лигнина) с унификацией теплотехнических свойств, включая методики теплового, аэродинамического и конструкторского расчетов оборудования комплекса (с полочной сушилкой и теплогенератором).

Научная новизна (положения, выносимые на защиту).

- Результаты опытных исследований и анализа характеристик КДО и лигнина в процессах их сушки, термического разложения и горения.

- Обоснован (численным моделированием по коду РИ^Е-ЗО) и запатентован способ прямого вихревого сжигания на ТЭЦ совместно с углем многотоннажных потоков КДО с использованием типовых энергетических котлоагрегатов (на примере котлов БКЗ-75, включая малозатратные схемы реконструкции топки).

- Теоретически обоснован и предложен метод приборного контроля доли биомассы в топливном балансе многотопливных энергетических установок (на основе газового анализа).

- Научно обоснована схема подготовки высококачественного энергетического биотоплива (на примере лигнина) с унификацией свойств влажных отходов (с использованием защищенных патентами устройств - сушилки полочного типа и теплогенератора с топкой вихревого типа).

Теоретическая и практическая значимость работы в том, что:

- результаты экспериментального исследования свойств и характера поведения древесных отходов и лигнина в условиях интенсивного термического воздей-

ствия могут быть применены при реконструкции и создании нового энергетического оборудования, использующего КДО и растительные отходы;

- разработана методика математического моделирования и проектирования вихревых топочных устройств прямого сжигания с использованием рекомендаций, учитывающих усадку и кинетику стадий термических превращений КДО;

- на примере котлов БКЗ-75 разработаны, запатентованы и внедрены вихревой топочный процесс и новые технологические схемы прямого сжигания КДО совместно с углем, а также конструкции топочно-горелочных устройств, дожигателя шлака, трамплина и других элементов, позволяющие повысить эффективность работы котлов и снизить вредные выбросы в атмосферу;

- научно обоснованы двух ступенчатая пневматическая система сушки и система складирования КДО, дополняющие схему вихревого сжигания, которые позволяют при реконструкции типовых котлов, в отличие от 3-5% для зарубежных схем, вовлечь в тепловой баланс ТЭЦ до 40% КДО;

- предложенный метод приборного контроля доли биомассы в топливном балансе может быть использован на предприятиях, применяющих схемы совместного сжигания биомассы с различными энергетическими топливами;

- внедрение новых запатентованных агрегатов и технологических схем сушки

»

и брикетирования высоковлажных растительных отходов позволяет унифицировать их свойства с получением энергетического биотоплива.

Реализация работы. Результаты работы использованы в малозатратных

проектах реконструкций энергетических котлов: БКЗ-75-39-440 станционный №5

*

для ТЭЦ Селенгинского целлюлозно-картонного комбината (СЦКК), ЧКД-35-39-450 на ТЭЦ в г. Габрово Республики Болгария, БКЗ-75-39-440 станционный №9 ТЭЦ №6 в г. Братск с установкой в них вихревых топок, а также в проекте опытно промышленной установки по производству до 5 т/ч товарных топливных брикетов из гидролизного лигнина в г. Речица Республики Беларусь.

Разработанные в диссертации рекомендации по конструированию вихревых топочных камер используются конструкторским бюро ООО «Специальное конструкторское бюро Промышленной Теплоэнергетики», ООО «Вихревые Техноло-

гии Сжигания», ООО «ПроЭнергоМаш-Проект», ООО «НИККОМ» при проектировании котлов с вихревыми топками «Торнадо», сушилок и вспомогательного оборудования для утилизации отходов.

Методология и методы исследования включают:

- обобщение и анализ данных;

- натурный научный эксперимент;

- численное моделирование;

- комплексные испытания;

- производственный эксперимент.

В качестве инструментария использовался пакет прикладных программ FIRE 3D, разработанный на кафедре ПГСиПГУ ТЭФ ТПУ, г. Томск. Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается: использованием апробированных методик экспериментальных исследований; соответствием результатов экспериментам других авторов; результатами испытаний и практическим опытом эксплуатации реконструированных котлов; согласованностью теоретических и опытных данных, широким практическим внедрением теоретических и технологических разработок. Личный вклад автора заключается:

- в постановке задач, разработке и создании лабораторных установок по изучению теплофизических свойств и термодеструкции растительных отходов, включая создание методик, а также в проведении исследований и обобщении экспериментальных данных;

- в разработке технологических схем энергетического использования КДО и лигнина и компьютерном моделировании низкотемпературной вихревой топки, пригодной для прямого совместного сжигания КДО с углем в котлах БКЗ-75, включая разработку патентов ПМ №86277, ПМ №86705;

- в разработке и обосновании метода приборного контроля доли биомассы в топливном балансе многотопливных энергетических установок;

- в разработке и обосновании схем и комплекса производства энергетического биотоплива из биомассы, в том числе топки теплогенератора и сушилки полоч-

ного типа, включая создание патентов ПМ №87318, ПМ №86277, ПМ №98744, ПМ №89674 и разработку алгоритмов расчета полочных аппаратов;

- в руководстве сотрудниками и авторском надзоре за монтажом, организацией пуско-наладочных, режимно-наладочных, балансовых и специальных испытаний при промышленном внедрении работ.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах: Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова в 2003-2007 г., г. Барнаул; на III семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике в 2005 г, г. Барнаул; на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и энергобезопасности Сибири» в 2006 г, г. Барнаул; на региональных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых НТИ-2003, НТИ-2005,НТИ-2007 «Наука, Техника, Инновации» в 2003, 2005 и 2007 г. (г. Новосибирск, НГТУ); на IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» в 2006 г. (г. Новосибирск); на III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики» в 2007 г. (г. Екатеринбург); на IV и V научно-практической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов» в 2007 г. и 2011 г. (г. Челябинск); на VIII всероссийской конференции «Горение твердого топлива» в 2012 г. (г. Новосибирск); Теплофизика и энергетика: «VIII Всероссийский семинар вузов по теплофизике и энергетике» в 2013 г. (УрФУ, г. Екатеринбург).

Публикации. По теме диссертационного исследования автором выполнены 32 публикации, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях из списка ВАК РФ и 7 патентов.

Диссертационная работа выполнена на стендах по исследованию процессов горения топлив в лаборатории топочных процессов кафедры Котло и реак-торостроения АлтГТУ им. И.И. Ползунова и научно-исследовательской лаборатории ООО «ПроЭнергоМаш-Проект».

Большую помощь и консультации при разработке и написании диссертации оказали сотрудники кафедры КиРС АлтГТУ. к.т.н., проф. Фурсов И.Д., к.т.н., доц. Жуков Е.Б., доц. Симанов В.И., зав.лаб. Гладких А.П. Автор выражает искреннюю признательность за понимание и поддержку коллективам кафедры КиРС и ООО «ПроЭнергоМаш-Проект», научному руководителю д.т.н., доц. Пу-зыреву Е.М., научному консультанту д.т.н., проф. Сеначину П.К, а также директору ООО «НИКОМ» д.т.н., проф. Лурию В.Г.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Общий объём диссертации 157 страниц. Работа содержит 115 страниц основного текста, 96 рисунков, 11 таблиц.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ КАК ТОПЛИВА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ

1.1 Роль растительных отходов на примере Алтайского края

Растительные и древесные отходы ранее традиционно являлись основным видом топлива. На сегодня к этой составляющей топливного баланса, вновь повышенное внимание, но на качественно новом уровне. Возрос интерес, и реализуются целевые программы по их использованию в энергетике в качестве биотоп-лив - возобновляемого, С02 нейтрального и экологически чистого источника энергии [1-8]. В связи с увеличением цен на энергоносители многие предприятия отдают предпочтение горючим отходам и местным топливам, применение которых не требует больших капитальных затрат на разработку и транспортировку и позволяет использовать имеющиеся у них вторичные топливные ресурсы [3, 8, 9].

Однако использование в энергетике альтернативных видов топлива затруднено из-за недостаточной изученности свойств, характера их поведения в топочных процессах, необходимости их подготовки к сжиганию, сложности котельно-топочного оборудования и систем очистки дымовых газов.

КДО и другие растительные отходы распространены повсеместно. Нами была проведена оценка потенциала имеющихся в Алтайском крае отходов [8, 9]. Годовой выход, теплота сгорания для разных видов отходов по данным нашим и комитета по природопользованию Алтайского края представлены в таблице 1.1.

Средневзвешенная теплота сгорания 0,[ср определялась по выражению:

а[ср = Э /1ВЬ =10,55 МДж/кг, (1.1)

где энергетический потенциал всей массы древесных отходов 2В, =657тыс.т./год рассчитывался суммированием:

Э=Ш% =6,93x109 МДж/год (1.2)

При теплоте сгорания ввозимого угля = 22,8 МДж/кг, древесные отходы могут заменить ВУ=Э/()Г1У =6,93/22,8=304 тыс.т.угля/год.

Таблица 1.1 - Характеристики древесных отходов

Вид древесных отходов Масса, т/год Теплота сгорания, МДж/кг

Опилки 39295 15,5

Кора 134450 8,8

Отходы распила 3377 10,5

Отходы тары 5354 10,5

Сучья 184243 8,4

Малоценная древесина (валежник, обломки) 101334 8,4

Пни 183720 9,6

Обрезки фанеры, шпона 5509 11,7

Сумма 657082 Ог;ср= 10,55

При стоимости угля 650 руб./т суммарная стоимость угля, заменяемая древесными отходами, составит 198 млн.руб./год.

Отношение масс соломы и зерна в Алтайском крае составляет 0,6-0,7. При валовом сборе зерна 3,4млн.т/год выход соломы достигает 2,4 млн.т/год. С учетом её теплоты сгорания ()псл= 15МДж/кг энергетический потенциал соломы края достигает 3,57x109 МДж/год. В итоге угольный эквивалент соломы оценивается в 1,6 млн.т./год или 1020 млн.руб./год по стоимости.

Общий эквивалент от замены угля древесными и основными сельскохозяйственными отходами на Алтае оценивается в 2 млн.т/год:

п _ пдреессины , псоломы г> чузги , тушслухи _

^уггя - й1.-ля + "угля + В угля + 15угля ~ (13)

= 304045 + 1568000 + 30927 + 32237 = 1935209/» / год.

Согласно Постановлению администрации Алтайского края №474 от 10.11.2008г в Алтайском крае в энергетике потребляется около 5-6млн.т.у.т. преимущественно в виде привозного угля. Соответственно энергетический потенциал древесных и основных сельскохозяйственных отходов на Алтае составляет около 40-30% от энергии угля. Переход на энергетическое использование альтернативных биотоплив в энергетике Алтайского края позволит в значительной мере отказаться от привозных углей и одновременно получить значительный экономический и экологический эффект [8, 9].

1.2 Автогенное горение

Важнейшая характеристика горючих отходов - возможность автогенного (самоподдерживающегося) горения определяется предельным содержанием балластирующих компонентов: влаги и золы. На основе практического опыта для определения границ горения Таннером предложено использовать треугольник, рисунок 1.1, с предельными значениями: горючих — более 25%, влаги — менее 50%, золы — менее 60% по массе.

шлак, шлам

Область горения без дополнитель-

топлива ^ ^

дрова

сухие растительные отходы

юос_I___У.-У ; дл.у, ■>/ - У-'' 4У,/' 'ЛЛ-Г Л

о 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Горючая масса С,%

О м.100

Лигнин

отходы

Рисунок 1.1 - Треугольник Таннера

На рис. 1.1 зона автогенного горения заштрихована, и в поле треугольника внесены данные, полученные для некоторых горючих отходов [14]. Из рис. 1.1. видно, что такие отходы как КДО СЦКК, торф и дрова (щепа) могут утилизироваться прямым сжиганием, а лигнин и влажные растительные, древесные отходы требуют специальных мер по организации их энергетического использования, или они должны перерабатываться, например, в качественные биобрикеты. В диссертации выделены именно эти два направления обращения с данными отходами.

1.3 Экология и проблемы сжигания растительных отходов

Применение растительных отходов в энергетике даёт большие преимущества, так как биотопливо ССЬ нейтрально, высокореакционно - выгорает быстро и полностью, практически не содержит серы, не превышает 0,16%, в то время как у ископаемых видов топлива содержание серы в рабочей массе до 2,6-3% [13, 15].

По выбросам соединений азота сжигание растительных отходов более предпочтительно по сравнению с ископаемыми топливами, так как содержание топливного азота в них невелико [15]. Основное условие для образования ИОх при окислении атмосферного азота — наличие в зоне активного горения высокой температуры (1300°С и выше) [28]. Температура горения растительных отходов значительно ниже, а возможность ступенчатой подачи дутья благодаря большой доле летучих, как показано в [29, 30], легко достижима.

Таким образом, по экологическим показателям при правильной организации топочного процесса использование растительных отходов в энергетике предпочтительнее применения ископаемого топлива. Энергетическое применение отходов, оптимальное прореживание лесов обеспечат значительный его выход, более высокие темпы роста леса, уменьшат число пожаров, с учетом полезного использования энергии - это наиболее дешевый, простой и эффективный способ кардинального решения проблем защиты окружающей среды.

Все методы сжигания предполагают выброс в атмосферу загрязнителей: оксидов углерода, золы, несгоревших частиц топлива, сажи, окислов азота и серы. Значительную долю наиболее вредных выбросов котельных составляют продукты неполного горения. Формирование вредных выбросов определяет прежде всего избыток воздуха, учитывающийся соответствующим коэффициентом - а. При увеличении а (а> 1) концентрация в продуктах горения СО и сажи убывает, но снижается КПД установки за счет увеличения потерь с уходящими газами. При недостатке воздуха (а< 1) возрастает количество продуктов неполного горения.

Важна роль механизации топочных устройств. В ручных топках и при периодической или неравномерной по зоне горения загрузке топлива, например, в топках с зажатым слоем, процесс горения характеризуется несоответствием соот-

ношения топливо/воздух. Например, после загрузки свежей порции топлива оно не горит, идёт интенсивный прогрев, выделение летучих и только затем начинается стадия горения. Типично в период выделения летучих топка работает с недостатком воздуха и с образованием продуктов неполного горения, а в стадиях прогрева и дожигания в топке избыток воздуха. Это приводит к увеличению потерь с уходящими газами и отрицательно сказывается на выбросах в атмосферу.

Несоответствие между количеством необходимого и фактически подаваемого воздуха особенно характерно для биотоплива, так как в нем содержится до 80-95% летучих. Поэтому равномерная автоматизированная подача топлива и поддержание оптимального избытка воздуха при условии его качественного смешении с топливом является главным методом снижения вредных выбросов. При сжигании КДО возникают и проблемы [14, 30, 31], типично такие:

1. Состав и физические свойства отходов далеки от показателей энергетических топлив, что вызывает трудности при их подготовке, подаче и сжигании традиционными способами.

2. Высокая влажность снижает стабильность горения, температуру и теплообмен в топке; топка переохлаждена, соответственно большая часть тепла должна восприниматься в конвективном пучке котла. При этом в типовых котлах температура и потери тепла в уходящих газах существенно повышаются.

3. Высокий выход летучих требует эффективной организации их дожигания: хорошего перемешивания с вторичным дутьем, например, в вихре или увеличенного топочного объёма с малым теплоотводом - камеры дожигания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Голубев, Вадим Алексеевич, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Государственная программа Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики».- 2013.- 204 с.

2. Комплексные районные тепловые станции. Концепция/ В.Е. Накоряков, C.B. Алексеенко, A.C. Басин, A.B. Попов, Г.И. Багрянцев - Новосибирск: ИТ СО РАН, 1996.- 15 с.

3. Зысин, JI.B. Некоторые итоги применения растительной биомассы в энергетике развитых стран/ JI.B. Зысин, H.J1. Кошкин //Теплоэнергетика.- 1997 - № 4 - С. 28-32.

4. Пермяков, Б.А. Разработка и исследование энерго- и ресурсосберегающих технологий получения топлива из растительной массы/ Б.А. Пермяков, Г.И. Жу-равский, Д.В. Аристархов, С.М. Сергеев //Труды 2-й Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве». 3-5 октября 2000 г., ч. 2. - М: ВИЭСХ, 2000. - С. 527-531.

5. Биомасса как источник энергии : пер. с англ. / Под редакцией С. Соуфера, О. Заборскй.- М.: Мир, 1985,- 368 с.

6. Использование низкотоварной древесины и отходов лесопромышленного производства. Практическое руководство/ Под ред. В.В. Шкутко: Изд- во Хабар, гос. техн. ун-та, 2003. - 132 с.

7. Бойлс, Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки/ Д.Бойлс; под. ред. Е.А. Бирюковой - М.: Агропромиздат, 1987. - 152 с.

8. Голубев, В.А. Технология сжигания древесных отходов в малой энергетике. «Ползуновский альманах»/ В.А. Голубев, В.И. Симанов, Е.Б. Жуков, И.Д. Фурсов; АлтГТУ- Барнаул, 2006.

9. Голубев, В.А. Альтернативные виды топлив «Алтайского края» в малой энергетике/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, В.И. Симанов// «Проблемы энергосбережения и энергобезопасности Сибири»: тезисы докладов на Всероссийской научно-практической конференции- Барнаул, 2004.

10. Гелетуха, Г.Г. Обзор современных технологий сжигания древесины с целью выработки тепла и электроэнергии/ Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная// Экотехноло-гия и ресурсосбережение. -1995.- №5. - С. 3-12 , № 6. - С. 3-13.

11. Ковалев, А.П. Парогенераторы/ А.П. Ковалев, U.C. Лелеев, Т.В. Виленский. -М.: Энергоатомиздат, 1985. — 376 с.

12. Роддатис, К.Ф. Котельные установки/ К.Ф. Роддатис. — М.: Энергия, 1977. — 432 с.

13. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). — М.: Энергия, 1973. —295 с.

14. Пузырёв, Е.М. Исследование топочных процессов и модернизация котлов для низкотемпературного сжигания горючих отходов и местных топлив: диссертация докт. техн. наук: 01.04.14/Е.М. Пузырёв - Барнаул, 2003. - 323 с.

15. Исследование свойств и процессов горения нетрадиционных топлив/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, В.И. Симанов, И.Д.Фурсов// Ползуновский вестник №1. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ.- 2003.- С. 139-130.

16. Зысин, Л.В. Энергетическое использование биомассы на основе термической газификации/ Л.В. Зысин, Н.Л. Кошкин// Теплоэнергетика- 1993- № 4. - С. 23-26.

17. Голубев, В.А. Исследование свойств и процессов горения нетрадиционных топлив/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, В.В. Симонов //«Наука, Техника, Инновации»: докл. научной конфер. студ. и аспирантов и молодых ученых НТИ-2003. - Новосибирск, 2003.- С. 53-54.

18. Головков, С. И. Энергетическое использование древесных отходов/ С.И. Го-ловков, И.Ф. Коперин, В.И. Найденов. - М.: Лесн. пром-сть, 1987.- 224 с.

19. Использование лигнина в качестве энергетического топлива. Обзор/ И.Я. Мароне, В.И. Маслов и др.- М.: ОНТИЭИМикробиопром,1979.- 43 с.

20. Надев, В.Ф. Гидролизное производство/В.Ф. Надев - 1977-Л - С. 8-10.

21. Химический состав органической и зольной частей гидролизных лигнинов/ С.И. Сухановский, Н.И. Ахмина и др.// Гидролизная и лесохимическая промышленность.- 1965.-№5-С. 15-17.

22. Исследование горения низкосортных топлив/ Е.Б. Жуков, И.Д. Фурсов, В.А. Голубев и др.// Вестник алтайской науки 2008 -2(2). Алт. гос. тех.ун-т им. И.И. Ползунов.- 2008.- С. 89-95.

23. Сжигание низкосортного топлива в вихревых топочных устройствах/ Е.М. Пу-зырев, К.С. Афанасьев, Е.Б. Жуков, В.А. Голубев// Вестник алтайской науки 2008 -2(2).- 2008.- С. 101-109.

24. Голубев, В.А. Разработка комплекса для подготовки топлива из влажных горючих отходов/ В.А. Голубев, Е.М. Пузырёв, В.Г. Лурий, A.B. Лаптов //Актуальные проблемы энергетики: Материалы III Международной научно-практической конфер-Екатеринбург, 2007.- С. 460.

25. Голубев, В.А. Разработка автономного комплекса подготовки биотоплива/ В.А. Голубев, Е.М. Пузырёв, A.B. Лаптов//Конференция «Наука, Техника, Инновации».- Новосибирск, 2007.

26. Голубев, В.А. Автономный комплекс подготовки биотоплива/ В.А. Голубев, Е.М. Пузырёв, A.B. Лаптов// Конференция «Проблемы энергосбережения и энергобезопасности Сибири».- Барнаул, 2007.

27. Донат, Е.В. Аппараты со взвешенным слоем для интенсификации технологических процессов/ Е.В. Донат, А.И. Голобурдин - М.: Химия, 1993- 144 с.

»

28. Зельдович, Я. Б. Окисление азота при горении/ Я.Б. Зельдович, И .Я. Садовников, Д.А. Франк-Каменицкий.- М.: Изд-во АН СССР, 1947. - 143 с.

29. Голубев, В.А. Исследование свойств и процессов горения нетрадиционных

топлив/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, В.И. Симанов// Конференция «Наука, Тех-

t

ника, Инновации».- Новосибирск, 2003.

30. Пузырёв, Е.М. Разработка вихревых топок «Торнадо». Доклад/ Е.М. Пузырёв, К.С. Афанасьев, В.А. Голубев// 3-я Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы энергетики». (Екатеринбург, 21-23 ноября 2007г.).-Екатеринбург, 2007.- С. 128-131.

31. Пузырёв, Е.М. Математическое моделирование реконструкций энергетических котлов по технологии низкотемпературного вихревого сжигания. Доклад/ Е.М. Пузырёв, Е.Б. Жуков, В.А. Голубев, К.С. Афанасьев// 3-я Международная

конф. «Актуальные проблемы энергетики». (Екатеринбург, 21-23 ноября 2007г.).-Екатеринбург, 2007,- С. 124-127.

32.Передерий, С. Совместное сжигание бурого и каменного угля с биомассой / С. Передерий // ЛесПромИнформ.- 2011.- №7 (81). - С. 166-168

33.Жуков, Е.Б. Сжигание низкосортных топлив с применением многократной циркуляции/ Е.Б. Жуков, В.А. Голубев// «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики»; IX Всероссийская школа-конференция молодых ученых - Новосибирск, 2006.

34. Лыков, A.B. Теория сушки/ A.B. Лыков - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

35. Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котелыю-топочных процессах// Сборник статей под редакцией Г.Ф. Кнорре.- 1958.- 330 с.

36. Уендландт, У. Термические методы анализа/ У. Уендландт- М.: Изд-во «Мир», 1978.-527 с.

37. Белосельский, Б.С. Контроль твердого топлива на электростанциях/ Б.С. Бело-сельский, B.C. Вдовиченико. -М.: Энергоатомиздат, 1987 - 176 с.

38. Белосельский, Б.С. Энергетическое топливо/ Б.С. Белосельский, В.К. Соля-ков.—М.: Энергия, 1980. — 168 с.

39. Белосельский, Б.С. Низкосортные энергетические топлива/ Б.С. Белосельский, В.И. Барышев— М.: Энергоатомиздат, 1989. — 136 с.

40. Шестаков, С.М. Низкотемпературная вихревая технология сжигания дробленого топлива в котлах как метод зашиты окружающей среды: дис. докт. техн. наук: 05.14.16/ С.М. Шестаков.- СПб., 1999. - 435 с.

41. Предводителев, А. С. Горение углерода/ A.C. Предводителев, Л.Н. Хитрнн, O.A. Цуханова.- М.: ATI СССР, 1949.

42. Rohan, F. Cofiring high ratios of biomass with coal [Электронный ресурс] /

F. Rohan- Электронные данные. - 2012- Режим доступа: http://www.kelep.re.kr/home/include/download.jsp?fileSID=6567

43. Терентьев, Г.А. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов/ Терентьев и др.— М.: Химия, 1980. — 168 с.

44. Пугач, Л.И. Нетрадиционная энергетика/ Л.И. Пугач, А.Ф. Серант, Д.Ф. Се-рант.- Новосибирск: НГТУ, 2006.

45.Harding, N.S. Biomass cofiring in utility boilers [Электронный ресурс] / N.S. Harding.- Электронные данные. - 2012- Режим доступа: http://www.cawb.info/files/uploads/NSHardingCofiringStudy.pdf

46. Ernst, A. Cofiring wood pellets with coal [Электронный ресурс] / A. Ernst. -USA, NY,2011. - Режим доступа к журналу: www.world-gen.com

47.U.S. Billion-Ton Update: Biomass Supply for a Bioenergy and Bioproducts Industry [Электронный ресурс].- Электронный журнал - U.S. Department of Energy, 2011- Режим доступа к журналу: http://wwwl.eere.encrgy.gov/ biomass/pdfs/billion_ton_update.pdf

48. Передерий, С. Совместное сжигание топлива становится все популярнее/ С. Передерий // ЛесПромИнформ.- 2011.- №8 (82). - С. 172-176

49. Алехнович, А.Н. Совместное факельное сжигание биомасс с углем/ А.Н. Алехнович, В.В. Богомолов, Н.В. Артемьев // Теплоэнергетика.- 2001.- № 2. -С. 26-33.

50. Skrifvars, B.J. Characterization of biomass ashes./B.J. Skrifvars, M. Huppa, A. Moilanen, R. Lundqvist // Application of Advanced Technology to Ash-Related Problems in Boilers. (Eds L. Baxter).- 1996.

51. Frandsen, F.J. Deposition and corrosion in straw and coal-straw co-fired utility boilers: Danish experiences. / FJ. Frandsen, F.J. Nielsen, P.A. Jensen et al. // Препринт конференции Engineering Foundation: «Impact of mineral impurities in solid fuel combustion».- Кона, США, 2-7 ноября 1997 г.

52. Основы практической теории горения/ под ред. В.В. Померанцева.- Л.: Энергия, 1973.

53. Померанцев, В.В. Сб. Горение твердого топлива/ В.В. Померанцев, Г.Н. Лихачева и др.- Новосибирск: Наука, 1974.

54. Котлер, В.Р. Специальные топки энергетических котлов/ В.Р. Котлер.- М.: Энергоатомиздат, 1990.

55. Низкотемпературная вихревая топка: пат. 2132016 Рос. Федерация/ Е.М. Пу-

зырев, Г.Н. Лихачева, A.A. Скрябин; опубл. 20.06.99. Бюл.17

56. Вихревая топка: пат. 2253799 Рос. Федерация/ К.А. Григорьев, В.Е. Скудиц-кий. опубл. 10.06.05. Бюл.16

57. Вихревая топка: пат. 2079779, 2071009 Рос.Федерация / Ф.З. Финкер и др.

58. Вихревая топка: пат. 4049637, 4089251, 2199056 Рос. Федерация/ О.В. Распутин, Е.Г. Воротников.

59. Пузырёв, Е.М. Технология сжигания кородревесных отходов и низкосортного угля в НТВ-топках энергетических котлов/ Е.М. Пузырёв, В.А. Голубев, М.Е. Пузырёв, Е.Б. Жуков // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2008): материалы Всерос. научно-практич. конф. с междунар. участием Алт. ГТУ. - Барнаул, 2008. - С. 296-301.

60. Голубев, В.А. Математическое моделирование аэродинамической обстановки в НТВ топках энергетических котлов/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, К.С. Афанасьев, Е.М. Пузырёв // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ-2007): материалы Всерос. научно-практич. конф. с междунар. участием АлтГТУ.- Барнаул, 2007. - С. 113-114.

61. Перевод котла БКЗ-75 на сжигание древесных отходов/ В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, К.С. Афанасьев, Е.М. Пузырёв //Ползуновский вестник. - 2007.- №4. -С.109-113.

62. Сжигание низкосортного топлива в вихревых топочных устройствах/ Е.М. Пузырёв, К.С. Афанасьев, Е.Б. Жуков, В.А. Голубев // Вестник алтайской науки 2008 -2(2). 2008 г.- С. 101-109.

63. Жуков, Е.Б. Моделирование и численная оптимизация вихревых топочных устройств / Е.Б. Жуков, В.А. Голубев, К.С. Афанасьев, Е.М. Пузырёв // Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов: сборник докладов IV научно-практ. конф. - Челябинск, 2007.- Том II.- С. 52-61.

64. Бубенчиков, A.M. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах/ A.M. Бубенчиков, A.B. Старченко.- Томск: Том. гос. ун-та, 1998.- 236 с.

65. Зайчик, Л.И. Проблемы моделирования дисперсных турбулентных течений/ Л.И. Зайчик, В.А. Першуков // Материалы III Международного Минского Форума «Тепломассообмен-ММФ-96». - 1996. - Т. 5.- С. 123 - 129.

66. Андреева, И.В. К численному моделированию турбулентного переноса при движении газовзвесей в трубах/ И.В. Андреева, A.M. Бубенчиков, А.В. Стар-ченко // Моделирование в механике.- 1992.- Т. 6 (23).- № 1.- С. 10-16.

67. Андреева, И.В. Применение двухпараметрической модели k-е для расчета турбулентного движения двух фазной среды во входном участке канала/ И.В. Андреева, A.M. Бубенчиков, А.В. Старченко // Сибирский физико-технический журнал.- 1991.- № 2.- С. 65 - 69.

68. Гиль, А.В. Применение пакета прикладных программ FIRE 3D для исследования вариантов перевода котлов на непроектное топливо/ А.В. Гиль, А.С. Заво-рин, С.В. Красильников, А.В. Старченко // Сб. док. VI Всеросс. Конф. «Горение твердого топлива».- Новосибирск, 2006. - 4.1.- С.214-220.

69. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. Патанкар,- М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

70. Spalding, D.B. Mathematical models of turbulent flames: a review/ D.B. Spalding // Combustion Science and Technology. Vol. 13.- 1976.- N.l-6.- P. 3-22.

71. Donglin, C. Quasi-constant temperature combustion for improving the overall performance of a coal-fircd boiler/ C. Donglin, L. Liang, Z. Chuguang, Z. Huaichun, Y. Bin // Combustion and Flame.- 2003.- N.134. - P. 81 - 92.

72. Direz, L.I. Numerical investigation of NOx emissions from a tangentially-fired utility boiler under conventional and overfire air operation/ L.I. Direz, C. Corters, J. Pallarers // Fuel. - 2008. - N.87.- P. 1259 - 1269.

73. Vicente, W. An Eulerian model for the simulation of an entrained flow coal gasifier/ W. Vicente , S. Ochoa, J. Aguillon, E. Barrios // Applied Thermal Engineering 23 (2003) 1993-2008. - 2003.- N.23. - P. 1993 - 2008.

74. Fan, J. Computational modeling of pulverized coal combustion processes in tangen-tially fired furnaces/ J. Fan, L. Qian, Y. Ma, P. Sun, K. Cen // Chem. Eng. J.- 2001. -81.- P. 261 -269.

75. Ranz, W.E. Evaporation from Drops/ W.E. Ranz, W. R. Marshall, Jr. //Chem. Eng. Program.- 1952.- Part I.- P. 141 - 146.

76. Peters, N. Laminar Diffusion Flame let Models in Non Premixed Combustion/ N. Peters //Prog. Energy Combust. Sci. - 1984,- P. 319-339.

77. Pillai, K.K. The Influence of Coal Type on Devolatilization and Combustion in Flu-idized Beds/ K.K. Pillai //Energy. - 1981. - P. 142-152.

78. Baum, M.M. Predicting the Combustion Behavior of Coal Particles/ M.M. Baum, P.J. Street. // Combust. Sci. Tech. - 1971. - № 3. - P. 231-243.

79. Badzioch, S. Kinetics of Thermal Decomposition of Pulverized Coal Particles/ S. Badzioch, P.G.W. Hawksley // Ind. Eng. Chem. Process Design and Dcvelopment.-1970. - № 9. - P. 521-530.

80. Kafui K.D., Thornton C., Adams M.J. Discrete particle-continuum fluid modelling of gas-solid FB //Chem/ Eng/ Science. 2002. № 57. P.2395-2410.

81. Chiesa, M. Numerical simulation of particulate flow by the Eulerian-Lagrangian and the Eulerian- Eulerian approach with application to a FB/ M. Chiesa, V. Mathiesen, e.a. //Computers and Chemical Engineering. - 2004. - № 57. - P. 291-304.

82. Виленский, T.B. Динамика горения пылевидного топлива / Т.В. Виленский, Д.М. Хзмалян. - М.: Энергия. - 1978. - 248 с.

83. Резняков, А.Б. Горение натурального твердого топлива/ А.Б. Резняков.- Алма-Ата: Наука, 1968.-410 с.

84. Старченко, А.В. Применение пакета FIRE 3D к анализу процессов шлакования/ А.В. Старченко, А.С. Заворин, С.В. Красильников // Известия Томского политехнического университета.- 2002.- Т. 305.- № 2. - С. 152-157.

85. Зимонт, В Л. О суммарной кинетике горения углеводородных горючих/ B.JI. Зимонт, Ю.М. Трушин // Физика горения и взрыва. - 1969. - Т. 5.- №4. - С. 567573.

86. Ока, С. Математическое моделирование высокотемпературного турбулентного газового потока над поверхностью с интенсивной абляцией / С. Ока, Д. Милошевич, П. Павлович, П. Стефанович // Теплофизика и аэромеханика. - 1994. -T.L-Jvfo4.-C. 265-277.

87. Кроу, Ш. Сток. Численное исследование газокапельных потоков с помощью модели «капля-внутренний источник» / Ш. Кроу //Теоретические основы инженерных расчетов. - 1977. - Т. 99.- №2. - С. 150-159.

88. Fischer, К. Three-dimensional of the gas-solid flow in coal-dust fired furnace/ K. Fischer, R. Leithner, H. Muller // Proceeding of the First Int. Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation. - Rome, Italy. - 1995. - V.l.- P. 13871393.

89. Бабий, В.И. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела / В.И. Бабий, Ю.Ф. Куваев.- М.: Энергоатомиздат, 1986.- 208 с.

90. Алексеенко, C.B. Трехмерное численное и экспериментальное моделирование аэродинамики топочных камер современных котлоагрегатов в изотермических условиях / C.B. Алексеенко, В.И. Борисов, В.Д. Горячев, М.В. Козелев // Теплофизика и аэромеханика. - 1994. - Т.1.- № 4. - С. 347-354.

91. Красилышков, C.B. Численное исследование пространственных двухфазных течений и горения в пылеугольной топки с учетом шлакования / C.B. Красиль-ников.- Томск, 2003. - 155 с.

92. Гиль, A.B. Применение численного моделирования топочных процессов для

практики перевода котлов на непроектное топливо: монография / A.B. Гиль,

»

A.B. Старченко, A.C. Заворин. - Томск: STT, 2011. - 184 с.

93. Кришер, О. Научные основы техники сушки/ О. Кришер,- М.:ИЛ, 1961. - 540 с.

94. Александров, А.Н. Пневмотранспорт и пылеулавливающие сооружения на де-

»

ревообрабатывающих предприятиях/ А.Н. Александров, Г.Ф. Козориз. - М.: Лесная промышленность, 1988. - 248 с.

95. Низкотемпературная вихревая топка: пат. 86705 Рос. Федерация: ПМ №86705 РФ МКП F23C5/24 / Е.М. Пузырев, В.А. Голубев, Е.Б. Жуков; заявитель и патентообладатель ООО «НПО «ПроЭнергоМаш».- № 2009112650; заявлено 06.04.2009; опубл. 10.09.2009.

96. Голубев, В.А. Оценка доли зеленой энергии при сжигании биомассы/ В.А. Голубев, Е.М. Пузырев, М.Е. Пузырев // Ползуновский вестник - 2012.- №3/1. -

С. 39-41.

97. Голубев, В.А. Оценка доли зеленой энергии при сжигании биомассы в вихревых топках/ В.А. Голубев, Е.М. Пузырев, М.Е. Пузырев// VIII Всеросс. Конфер. «Горение твердого топлива» (Новосибирск, 13-16 ноября 2012 г.).- Новосибирск, 2012.

98. Хзмалян, Д.М. Теория топочных процессов/ Д.М. Хзмалян.- М.: Энергоато-мизд, 1990.- 352 с.

99. Алексеенко, C.B. Аэродинамические эффекты в энергетике/ C.B. Алексеенко. - Новосибирск: ИТ СО РАН.- 58 с.

100. Симанов, В.И. О повышении качества сепарации твердых частиц в потоке газов/ В.И. Симанов, В.Е. Рукавцова // Труды АПИ.- 1974.- №36.

101. Страус, В. Промышленная очистка газов / В. Страус.- М.: Химия, 1981. - 616 с.

102. Нейков, О.Д. Аспирация и обеспыливание при производстве порошков/ О.Д. Нейков, И.Н. Логачев.- М.: Металлургия, 1981. - 192 с.

103. Филиппов, В.А. Технология сушки и термоаэроклассификации углей/ В.А. Филиппов.- М.: Недра, 1987.- 287 с.

104. Установка для сушки: пат. 87318 Рос. Федерация: ПМ №87318 РФ МПК А01СЗ/00, F26B3/08/ Е.М. Пузырев, В.Г. Лурий, В.А. Голубев, М.С. Никиша-нин; заявители и патентообладатели - Пузырёв Е.М., Лурий В.Г.- № 2009123127; заявлено 18.06.2009; опубл 10.10.2009.

105. Жуков, Е.Б. Сжигание низкосортного топлива в вихревых топочных устройствах/ Е.Б. Жуков, К.С. Афанасьев, В.А. Голубев, Е.М. Пузырёв // Горение тв. топлива: сб. док. VII конф. Том 2. ИТ СО РАН. - Новосибирск, 2009. - С. 51-53.

106. Афанасьев, К.С. Применение вихревых топок «Торнадо» для утилизации уг-лесодержащих и древесных отходов/ К.С. Афанасьев, В.А. Голубев, М.Е. Пузырёв и др. // VII всероссийский семинар вузов по теплофизике и энергетике: сб. докладов (Кемерово, 14-16 сентября 2011 г.). - Кемерово, 2011.

107. Пузырёв, Е.М. Применение вихревых топок "Торнадо" для перевода котлов на использование растительных и кородревесных отходов/ Е.М. Пузырёв, К.С.

Афанасьев, В.А. Голубев и др. // V научно-практической конф. "Минеральная часть топлива, шлакование, очистка котлов, улавливание и использование золы": сб. докл. (Челябинск, 7-9 июня 2011г.).- Челябинск, 2011,- С. 236-248.

108. Безбарабанный паровой котел: пат. 109829 Рос. Федерация: РФ МКП F22B21/00 F22 В37/32 / Е.М. Пузырев, В.А. Голубев, М.Е. ; заявители и патентообладатели - Пузырев Е.М., Голубев В.А., Пузырев М.Е.- № 2011112891 ; заявлено 04.04.2011; опубл. 27.10.2011.

109. Голубев, В.А. Использование вихревых топок «Торнадо» в паровых котлах / В.А. Голубев, Е.М. Пузырёв, М.Е. Пузырев // Минеральная часть топлива, шлакование, очистка котлов, улавливание и использование золы: сб. докладов V научно-практ. конф. (Челябинск, 7-9 июня 2011г.).- Челябинск, 2011.- С. 107-116.

110. Топка кипящего слоя : пат. 107841 Рос. Федерация : МКП F23C11/00 / Е.М. Пузырев, В.А. Голубев, М.Е. ; заявители и патентообладатели - Пузырёв Е.М., Голубев В.А., Пузырев М.Е.- № 2011112811 ; заявлено 01.04.2011; опубл. 27.08.2011.

111. Газогенераторная установка : пат. 89674 Рос. Федерация : MTQTCIOJ 3/00 / Е.М. Пузырев, В.Г. Лурий, В.А. Голубев ; заявители и патентообладатели - Пузырёв Е.М., Лурий В.Г., Голубев В.А.- № 2009123126 ; заявлено 18.06.2009; опубл. 10.12.2010.

112. Голубев, В.А. Установка по получению аморфного оксида кремния на основе контролируемого пиролиза / В.А. Голубев, Е.М. Пузырев, A.B. Лаптов, М.Е. Пузырев // Минеральная часть топлива, шлаков., очистка котлов улавливание и исполь. золы: V научно-практ. конф. - Челябинск, 2011. - С. 193-203.

113. Разработка технологии пиролиза и применение газогенераторов при утилизации отходов / Е.М. Пузырёв, В.Г. Лурий, В.А. Голубев и др. // Ползуновский вестник.- 2010.- № 1.- С. 87-92.

114. Голубев, В.А. Сжигание водоугольного топлива в вихревых топочных устройствах / В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, К.С. Афанасьев // Физика неравновесных

процессов в энергетике и наноиндустрии: тез. докл. всерос. школы-семинара молодых ученых - Новосибирск, 2007- С. 57-58.

115.Пузырев, Е.М. Роторные машины / Е.М. Пузырев, В.А. Голубев, М.Е. Пузы-рев // Ползуновский вестник. - 2013. - № 3/4. - С. 63-69.

116. Вихревая топка : пат. 86277 Рос. Федерация : МКП F23C5/24 / К.С. Афанасьев, В.А. Голубев, Е.Б. Жуков, Е.М. Пузырёв, М.Е. Пузырёв ; заявители и патентообладатели ООО «НПО ПроЭнергоМаш».- № 2009111614 ; заявлено 30.05.2009 ; опубл. 27.08.2009.

117. Голубев, В.А. Применение математического моделирования при разработке вихревых топок «Торнадо» и переводе энергетических котлов на совместное сжигание низкосортных топлив/ В.А. Голубев, К.С.Афанасьев, A.B. Гиль, Е.М. Пузырёв, М.Е. Пузырёв, В.И. Мурко // VIII Всеросс. Конфер. «Теплофизика и энергетика». - Екатеринбург, 2013. - С. 195-201.

118. Пузырёв, Е.М. Роторно-винтовые двигатели/ В.А. Голубев, М.Е. Пузырёв // Известия Томского политехнического университета.- 2014.- № 4. - С. 36-44.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

БиКЗ - Бийский котельный завод;

ВТИ - Всероссийский теплотехнический институт

КДО - кородревесные отходы;

КПД - коэффициент полезного действия;

КС - кипящий слой;

ЛПИ - Ленинградский политехнический институт;

МЭО - механизм электрический однооборотный (регулятор);

НА - направляющий аппарат;

СА - сушильный агент;

СЦКК - Селенгинский целлюлозно-картонный комбинат; ТБО - твердые бытовые отходы; ТЭЦ - теплоэлектроцентраль;

ТДМ - тягодутьевые машины (вентиляторы и дымососы); ЦКС - циркулирующий кипящий слой;

ЦКТИ - Центральный котлотурбинный институт им. И.И. Ползунова.

Приложение №1 ^Л^о^ШУТВЕРЖДАЮ»

Директо' '«ф^оМаш-Проект»

.Г.Ларионова 'апреля_2014 г.

и?

АКТ

о применении результатов диссертационной работы В.А. Голубева «Обоснование и совершенствование способов энергетического использования растительных отходов»

Результаты диссертационной работы старшего инженера В.А. Голубева были использованы компанией ООО «ПроЭнргоМаш-Проект» и послужили основой при выполнении малозатратных проектов реконструкций энергетических котлов с применением разработанной и обоснованной им технологии вихревого сжигания, в том числе кородревесных отходов с углем:

- БКЗ-75-39-440 станционный №5 для ТЭЦ Селенгинского целлюлозно-картонного комбината, проект № 59.059.00.00.

- ЧКД-35-39-450 на ТЭЦ в г.Габрово, Республика Болгария, проект №ВТС.ОО 1.01.000.

- БКЗ-75-39-440 станционный №9 ТЭЦ №6 в г.Братск, проект №253-010/10.000.

Реконструкции позволили вовлечь кородревесные отходы в тепловой баланс предприятий при одновременном снижении выбросов 1ЧОх в 1,5-2 раза (с 650мг/нмЗ до ЗООмг/нмЗ) и механического недожога q4 с 0,5% до 0,2%, а также увеличении КПД с 91% до 93%.

Результаты разработок, нашедшие отражение в диссертационной работе старшего инженера В.А. Голубева ? также были использованы компанией ООО «ПроЭнргоМаш-Проект» и при выполнении проекта опытно промышленной установки по производству товарных топливных брикетов из гидролизного лигнина, г. Речица, Беларусь, проект № ПЭМ.006.01.000. Сейчас, разработанные в диссертации рекомендации по конструированию вихревых топочных камер используются конструкторским бюро ООО «ПЭМ-Проект» при проектировании котлов с вихревыми топками «Торнадо», сушилок и вспомогательного оборудования.

Реконструкции дают высокий экономический эффект за счет замены энергетического топлива древесными отходами и устранения транспортных расходов. Например, реконструкция котла БКЗ-75 по оценкам СЦКК позволяет экономить до 15.8 тыс.т./ угля в год.

Зам директора по проектированию ООО «ПЭМ-Проект)

К.С.Афанасьев