Теплофизические процессы и физико-химические превращения минеральной части Канско-Ачинских углей в технологиях топливосжигания тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Заворин Александр Сергеевич

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ КАНСКО-АЧИНСКИХ УГЛЕЙ В ТЕХНОЛОГИЯХ . ТОПЛИВОСЖИГАНИЯ

01 04 14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск - 2007

003065733

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский политехнический университет»

Официальные оппоненты

доктор технических наук Гаврнлов Петр Михайлович

доктор технических наук, профессор Рундыгин Юрий Александрович

доктор физико-математических наук, профессор Шрагер Эрнст Рафаилович

Ведущая организация - Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (г Новосибирск)

Защита диссертации состоится 30 октября 2007 года в 14 30 на заседании диссертационного совета ДС 212 025 01 в ГОУ ВПО «Томский политехнический университет» по адресу 634050, г Томск, пр Ленина, 2, корпус 10, ауд 228

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Автореферат разослан « -/ »c£//FXc>p% 2007 г

Ученый секретарь I /

диссертационного совета / ДоУ А.А Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Освоение канско-ачинских углей (КАУ) на протяжении нескольких десятилетий остается в ряду наиболее актуальных проблем топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. отводит Канско-Ачинскому бассейну (КАБ) наряду с Кузбассом статус федерального значения в обеспечении энергетической безопасности и социально-экономического развития страны и ее регионов При всех сценариях реформирования и модернизации ТЭК роль КАБ будет возрастать. Прежде всего это определяется уникальностью угольного бассейна, заключающейся в сочетании колоссальных запасов, удобного географического положения угленосных площадей, благоприятных горногеологических условий залегания и строения угольных пластов, кондиционных свойств угля, в том числе с учетом потенциальных выбросов в окружающую среду, что создает предпосылки получения одного из самых дешевых натуральных топлив Последнее особенно важно в связи с окончанием «газовой паузы» в теплоэнергетике

Своеобразия состава и свойств минеральной части (МЧ) углей проявились в практике использования традиционных технологий энергетического сжигания прежде всего шлакованием и интенсивно прогрессирующими загрязнениями тепловоспринимающих поверхностей котлов Сформировавшаяся в связи с этим потребность в целенаправленном изучении свойств минеральной части КАУ, несмотря на несомненные успехи, в отдельных направлениях не исчерпана до сих пор

Один из подходов к расширению масштабов энергетического использования КАУ предполагает применение технологий переработки, позволяющих получать из угля продукты с повышенной теплотой сгорания и транспортабельностью (полукокс, термоуголь, сушонка, гранулы и др.) В числе современных природоохранных концепций для КАУ в составе ГНТП «Экологически чистая энергетика» представлены проекты, предполагающие внутрицикловую термическую обработку угля (парогазовые установки с газификацией под давлением, а также с частичной газификацией в результате пиролиза, паротурбинные установки с предварительным подогревом угольной пыли до температуры более 500 °С) Разрабатываются технологии топливосжигания с привнесением в состав котельных установок глубокого термохимического воздействия на топливо в стадии подготовки, которое может изменять физико-химическое и даже агрегатное состояние минеральной части. Следует отметить стремление обеспечивать при этом разнообразную утилизацию золошлаковых отходов

Учитывая многообразие влияния МЧ углей на работу топли-восжигающих установок, из изложенного очевидно, что исследования преобразований МЧ КАУ в различных условиях сжигания и термической обработки надо рассматривать как необходимый элемент развития направления экологически чистой теплоэнергетики. В связи с этим обозначены, как минимум, две крупные проблемы освоения КАУ для энергетических целей с учетом свойств МЧ Во-первых, это выделение комплекса теплофизических процессов при физико-химических превращениях минеральной части как физической основы совершенствования технологий энергетического использования КАУ Во-вторых, разработка экспериментально обоснованной прогностической модели теплофизических процессов в минеральной части углей применительно к технологиям теплотехнического сжигания.

Актуальность темы диссертации подтверждается тем, что основные ее результаты получены при проведении исследований в соответствии с координационными планами ряда комплексных научно-технических программ, ориентированных на проблемы ТЭК («Сибирь», задание 6 2 2.1 1, «Теплофизика и теплоэнергетика», задание 12 3.5 1, «Исследование и освоение сжигания канско-ачинских углей на электростанциях КАТЭКа» и др.), в соответствии с ведомственной целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» Тема диссертации соответствует основным направлениям научной деятельности Томского политехнического университета (направление «Разработка методов и средств повышения надежности и эффективности эксплуатации энергетических объектов») и находится в сфере приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ («Энергетика и энергосбережение»)

Цель диссертационной работы — разработка физических основ превращений минеральной части КАУ в топливном и газовом трактах установок топливосжигания на основе экспериментального исследования теплофизических процессов и обоснование направлений их применения для совершенствования технологий теплотехнического использования углей.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1) исследовать на единой методической основе состав МЧ, в результате чего получить количественные оценки минералогических составляющих в диапазоне зольности углей,

2) разработать методики и способы исследования процессов плавления золы и свойств шлаковых расплавов, позволяющие существенно расширить информационную базу о данном состоянии МЧ топлива,

3) определить количественные соотношения и другие параметры фа-зообразования при состояниях плавления и расплава золы, включая образование вспененного шлака,

4) установить основные процессы и соответствующие им условия физико-химического превращения компонентов МЧ применительно к термической подготовке и сжиганию угля;

5) исследовать физико-химические превращения МЧ в натурных условиях котельных агрегатов с различными принципами организации процессов сжигания,

6) установить механизмы преобразования состава и свойств натруб-ных отложений в динамике их изменения на поверхностях нагрева котлов,

7) обосновать роль факторов топочного процесса и других этапов технологии топливосжигания, определяющих свойства минеральных продуктов,

8) разработать рекомендации, предложения, технические решения по совершенствованию технологий теплотехнического использования КАУ

Научная новизна работы заключается в следующем.

1) разработана методика экспериментального исследования физико-химических превращений минеральной части углей в условиях сжигания,

2) получены и обобщены на единой методической основе экспериментальные данные о количественной оценке компонентных групп минеральной части, их свойствах на стадиях преобразования применительно к технологиям энергетического использования углей,

3) впервые получены экспериментальные данные о выходе и составе фаз при плавлении золы для широкого диапазона зольности кан-ско-ачинских углей, а также характеристики термофизических свойств расплавов золы и шлака, особенностей шлакообразования,

4) впервые установлены в натурных условиях эксплуатации паровых котлов закономерности динамики преобразования золовых отложений на конвективных поверхностях нагрева,

5) впервые получены численные значения теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений в зависимости от их разновидности и определяющих процессов упрочнения,

6) предложена физическая модель формирования минеральных продуктов при различных технологических вариантах сжигания углей,

7) показана эффективность использования полученных результатов исследования для численного моделирования процессов первичного взаимодействия компонентов минеральной части угля в условиях факельного сжигания,

8) предложены на уровне изобретений технические решения по совершенствованию технологий использования канско-ачинских углей в теплоэнергетике, реализующие научные результаты исследований

Практическая значимость работы:

1) полученные результаты создают объективные предпосылки для проектирования котлов и котельного оборудования в части выработки принципиальных технических и технологических решений по режимам и компоновочным схемам,

2) разработанные и широко апробированные методики исследований расширяют арсенал средств для прогнозирования свойств минеральных продуктов применительно к различным технологиям топ-ливосжигания;

3) в эксплуатационных условиях результаты, соотнесенные с зольностью угля, позволяют обосновывать ограничения по качественным характеристикам топлива и улучшить их упреждающий контроль в зависимости от состава оборудования, регламентировать эксплуатационные режимы вплоть до использования средств очистки поверхностей нагрева и целенаправленного воздействия на состав шлака,

4) технические решения по предгорелочной подготовке углей с учетом свойств минеральной части позволяют совершенствовать технологии сжигания с уменьшенными вредными выбросами

Результаты исследований и выработанные на их основе рекомендации, методики, технические решения использованы.

- ОАО «Томскэнерго» для планирования развития топливно-энергетического баланса, в том числе для обоснования вариантов замещения природного газа твердым топливом, в частности, для теплотехнической оценки ранее неизученного угля Таловского месторождения Томской области, освоение которого позволяет повысить региональную энергетическую безопасность и содействовать развитию новых для региона отраслей промышленности,

- ОАО «Омская электрогенерирующая компания» для выбора вариантов реконструкции котлов применительно к переводу с экиба-стузского угля на ирша-бородинский,

- ОАО «Иркутскэнерго» (в том числе Иркутской ТЭЦ-6, НовоИркутской ТЭЦ, Усть-Илимской ТЭЦ) для организации контроля качества поставляемого на сжигание угля, регулирования шлакоулавли-вания, присадки сорбентов в дымовые газы, реконструкции системы транспортирования пыли высокой концентрации, выработки регламента очистки конвективных поверхностей нагрева,

- ТЭЦ ПО «Юрмаш» для определения зон шлакования топочных экранов, степени шлакоулавливания в топке и оценки эффективности оборудования газоочистки при проектировании реконструкции котлов;

- конструкторскими подразделениями (ОАО «Бийский котельный завод», Барнаульский филиал ЗАО «СибКОТЭС») в качестве исходных данных для проектных разработок котельного оборудования на бурых углях;

- в учебных дисциплинах «Паровые котлы», «Основы физико-химических процессов производства тепловой энергии», «Технология сжигания органических топлив», «Моделирование физических процессов и объектов проектирования», «Методы защиты окружающей среды» для специальности 140502 «Котло- и реакторостроение» в Томском политехническом университете

Основные положения, выносимые на защиту.

1) результаты экспериментальных исследований физико-химических превращений компонентов МЧ при термической подготовке и сжигании угля, в том числе полученные в натурных условиях котельных агрегатов с различными технологическими принципами организации топочного процесса;

2) результаты экспериментальных исследований преобразования и теплофизических свойств натрубных отложений на поверхностях нагрева паровых котлов,

3) экспериментальное обоснование роли факторов технологии сжигания, определяющих термофизические свойства минеральных продуктов сжигания углей;

4) физическая модель физико-химических превращений МЧ в технологиях сжигания угля;

5) обобщение полученных на единой методической основе данных о количественной оценке компонентов МЧ,

6) методика и результаты экспериментального исследования плавления золы и ее расплавов, в том числе основные закономерности образования вспененного шлака;

7) принципы технических решений, воздействующих на процессы с участием МЧ в технологиях сжигания угля

Апробация работы Основные результаты исследований и положения, включенные в диссертационную работу, докладывались на. Всесоюзной научно-технической конференции «Расширение добычи и использование канско-ачинских углей» (Красноярск, 1972 г); Всесоюзном и краевых научно-технических совещаниях по вопросам сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах (Красноярск,

1973, 1978, 1985 гг.), II, III, IV Всесоюзных научно-технических конференциях «Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов» (Таллин, 1974, 1980, 1986 г г), городской и региональной научно-технических конференциях по оптимизации процессов работы теплоэнергетических установок и систем (Томск, 1975, 1977 гг.), заседаниях котельно-топочной секции НТС НПО ЦКТИ (Ленинград, 1975-1978, 1982 г г); конференциях по проблемам развития Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (Красноярск, 1976, 1981 г г), II Всесоюзном научно-техническом совещании по вопросам проектирования и эксплуатации мощных парогенераторов на экибастузских углях (Алма-Ата, 1976 г); научном семинаре комиссии по парогенераторостроению Минвуза СССР (Томск, 1977 г.); заседаниях секций научного совета ГКНТ СССР, в том числе совместных с секциями научных советов АН СССР, СО АН СССР (Москва, 1977 г., Барнаул, 1983 г, Красноярск, 1983 г; Томск, 1984 г, Подольск, 1984 г.), республиканском семинаре по надежности и экономичности работы котлов СКД мощных энергоблоков (Киев, 1981 г); Всесоюзном совещании по комплексному изучению ресурсов твердых горючих ископаемых Южно-Сибирского региона и их использованию в народном хозяйстве (Новокузнецк, 1983 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Комплексное использование природных ресурсов» (Томск, 1984 г ), V Всесоюзной и VI Всероссийской конференциях «Горение органического топлива» (Новосибирск, 1985, 2006 гг.), Всесоюзной конференции «Развитие производительных сил Сибири и задачи ускорения научно-технического прогресса» (Кемерово, 1985 г), VIII, IX Всесоюзных симпозиумах по горению и взрыву (Смоленск, 1986 г, Ташкент, 1989 г), VIII Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 1988 г); V Всесоюзном совещании по химии и технологии твердого топлива (Москва, 1988 г.); Республиканских конференциях по влиянию минеральной части энергетических топлив на условия работы паровых котлов (Батуми, 1988, 1989 г г), Всесоюзной конференции по переработке и использованию твердых топлив (Донецк, 1989 г ), Всесоюзном совещании «Комплексное использование зол углей СССР в народном хозяйстве» (Иркутск, 1989г), I и II Всесоюзных конференциях «Теплообмен в парогенераторах» (Новосибирск, 1988, 1990 г г.), I, II и IV научно-практических конференциях «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов» (Челябинск, 1992, 1996, 2007 г г ), I, II, III международных конференциях «Сопряженные задачи механики и экологии» (Томск, 1994, 1996, 1998 г.г.); I, И, III, IV семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и тепло-

энергетике (Новосибирск, 1999 г., Томск, 2001 г, Барнаул, 2003 г, Владивосток, 2005 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях» (Красноярск, 2000 г.).

Личный вклад автора состоит- в непосредственном участии во всех исследованиях, в разработке методик экспериментов; в анализе и обобщении результатов; в «»руководстве частью и научном руководстве большинством исследований, требовавших в силу своей трудоемкости привлечения соисполнителей; в единоличном определении построения и концепции диссертационной работы, в обосновании и формулировании основных положений и выводов, определяющих научную новизну и практическую значимость, в инициировании и определяющей роли при обосновании и формулировании сущности изобретений.

С целью расширения экспериментальной базы для обобщений диссертантом в соответствующих разделах работы привлечены с необходимыми ссылками данные, полученные С.К. Карякиным (химический фазовый анализ), Б В. Лебедевым (натурные исследования на котле БКЗ-420-140-9), И И. Федецким (натурные исследования на котле БКЗ-220-100 ЖШ), вклад диссертанта в которые состоял из участия в постановке задач, обсуждении методик и результатов.

В публикациях, включенных в список основных по теме диссертации, вклад диссертанта оценивается как определяющий

Публикации По направлению диссертационной работы автором опубликовано 140 работ, из них в списке основных в автореферате - 56, в том числе 3 монографии, 14 изобретений, 27 статей в рецензируемых журналах.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 345 наименований и приложений, изложена на 323 страницах основного текста, который содержит рисунков - 121, таблиц - 24, в приложениях на 37 страницах содержится 16 рисунков и 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приводятся целе-полагающие установки и общая характеристика работы (оценка новизны, достоверности, практической значимости результатов), сформулированы основные положения, выносимые на защиту, дана краткая аннотация содержания по главам.

В первой главе представлен анализ современного состояния проблемы, изученности основных свойств минеральной части КАУ в

связи с их влиянием на теплофизические процессы в технологиях энергетического сжигания. Большой вклад в развитие этого научного направления внесли представители разных отечественных школ: А.Н. Алехнович, С.Ю. Белов, В.В. Васильев, М.И. Вдовенко, И С. Деринг, Э.П. Дик, В.А. Дубровский, И .Я. Залкинд, В.Ю. Захаров, Ю.А. Журавлев, С Г. Козлов, И.К. Лебедев, М.Ф. Лебедева, Ю.Л. Маршак, С.А. Михайленко, A.A. Отс, В.В. Померанцев, Р С. Прасолов, М.С. Пронин, МЛ. Процайло, A.B. Прошкин, Л.И Пугач, Ю.А. Рундыгин, Ф.А. Сераит, М.С. Шарловская и др. Выполненные исследования показали многообразие проявления свойств МЧ углей в условиях сжигания и определили основные тенденции эволюции котельно-топочной техники.

Обобщением результатов анализа проведенного обзора источников подтверждена актуальность работы и правомерность цели предпринятых исследований, сформулированы их задачи.

Во второй главе приводятся методика и результаты экспериментального изучения исходного состава МЧ на уровне качественных и количественных оценок по группам основных минералогических форм.

Разработаны и апробированы методические положения для применения широкого круга экспериментальных методов к задаче комплексного исследования исходного состава минеральной части бурых углей. Примененный для исследования КАУ комплекс методов представляет собой сочетание физического фракционирования (седиментация угольной пыли в жидкостях различной плотности) и химического фракционирования (последовательное избирательное растворение минеральных составляющих), сопровождаемое химическими анализами (силикатный, эмиссионный и др.) и инструментальными исследованиями физическими методами (рентгенофазовый анализ, дерива-тография, инфракрасная спектрометрия, оптическая микроскопия с использованием качественных реакций). Основные фрагменты данной методики были применены также для исследования минеральной части бурого угля Таловского месторождения Томской области и позволили получить результаты, важные для практики их энергетического использования.

На основе экспериментального изучения распределения минеральной части по плотности в диапазоне зольности А = 4...20% получены количественные данные о составляющих МЧ, различающихся по степени их связи с органическим веществом (рис. 1). Представленная на рис. 1 диаграмма позволяет составить обобщенную оценку содержания в угле различных форм золообразующих макрокомпонентов. С

учетом этого выполнены экспериментальные исследования минералогического состава внешней составляющей МЧ, групп глинистых минералов, минеральных соединений «внутренней зольности», форм со-

Рис 1 Распределение минеральной части канско-ачинских углей по степени

связи с органическим веществом

I - внутренняя зольность,

II -тонкодиспергированные примеси,

III — внешняя зольность

Согласно использованной методике для нескольких укрупненных групп минеральных соединений экспериментально получены и обобщены во всем диапазоне зольности КАУ количественные оценки макрокомпонентов минеральной части применительно к оксидной форме

оксида кремния (рис. 2) - в виде свободной кремнекислоты (кварц), в составе глинистых минералов и незначительно в виде адсорбционных комплексов с органическим веществом;

оксида алюминия (рис. 2) - в составе глинистых минералов, в виде органо-минеральных комплексных солей и незначительно в составе гу матов,

оксидов кальция и магния (рис 3) - преимущественно в составе гетерополярных солей гуминовых кислот, а также в составе комплексных солей и карбонатов, менее всего в составе глинистых силикатов,

оксида железа (рис 4) — в составе органо-минеральных комплексных солей, дисульфидов, карбонатов и окисных форм, включая адсорбционные (гидрооксиды)

А/Д-.

1 -е з

а

д/д«. а 4

1 о б 3

У? <— — А* 2

ас г *

'—1 1 ^

в

3 5 7 9 11 13 15 % • -1 о-2 А- 3 Х-4 +-5

9 13 15

Рис. 2 Содержание минеральных форм оксидов алюминия и кремния в сухой массе угля в зависимости от зольности

а, в - в составе глинистых минералов; б — в составе органоминераль-ных соединений, г - свободная кремнекислого 1 - березовский уголь; 2 - урюпский уголь; 3 — ирша-бородинский уголь, 4 - назаровский уголь, 5 - назаровский уголь (участок «Ачинский»)

СаО,

---

0,4 0,2

МдОг г

а_ #> XX в ^ 4 *

МдОс | е

ЯиЬ— й*— ЯН*

5 7 9 11 13 15 %

Рис 3 Содержание минералогических форм оксидов кальция и магния в сухой массе углей в зависимости от зольности

а, г — в составе гуматов, б, д — в составе органо-минеральных комплексов и карбонатов, в, е — в составе силикатов

%

1,5

1,0

0,5

О

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0 3 5 7 9 11 13 15 %

Рис 4 Содержание минеральных форм железа в сухой массе углей в зависимости от зольности

а - в составе органо-минеральных комплексов и оксидов, карбонатов, б - в составе дисульфидов

Для исследованных углей минералогический состав внешней составляющей минеральной части сложен из дисульфидов, кварца и каолинита, к которым примешаны сидерит, кальцит, глинистые минералы типа монтмориллонита и гидрослюд. Среди минеральных соединений, относящихся к внутренней составляющей минеральной части, преобладают гетерополярные соли с ионной формой связи металла с органическим веществом

В третьей главе изложены результаты исследования процесса плавления золы, содержащие оценку количества и состава продуктов плавления, связи свойств расплава с составом золы, изменения свойств под влиянием породных примесей

Разработана и апробирована оригинальная методика исследования плавления золы как поликомпонентной минеральной смеси, со-

стоящей из фракций с разными температурами плавления, которая позволяет определить количество и состав образующихся при плавлении фаз. На основе анализа результатов исследования по данной методике предложен новый способ определения характеристик плавкости золы, который повышает достоверность результатов установления интервала плавления и тем самым надежность исходных данных для выбора температуры продуктов сгорания в опорных точках тепловой схемы топливосжигающих устройств.

На основании классифицированных экспериментальных данных по измерению вязкости расплавов золы и шлака, полученных на ротационном визкозиметре с коаксиальными цилиндрами, предложен рас-четно-графический способ определения вязкостно-температурных характеристик расплавов по их макрокомпонентному составу. Использование этого способа для материалов, соответствующих по составу минеральной части канско-ачинских углей, позволяет существенно сократить объем трудоемких экспериментов В настоящей работе способ применен для постадийной характеристики выплавлений, масса которых оказалась недостаточной для проведения опытов, а также для расчетов отдельных параметров шлакообразования применительно к реальным топочным устройствам котельных агрегатов.

По результатам экспериментальных исследований построены диаграммы количественного выхода фаз при плавлении в широком

диапазоне температур для золы угля с различной зольностью (рис 5) %

80 60 40 20

О „

ИОО то 1500 °С и00 /¡300 /500 'С

Рис. 5. Диаграмма выхода фаз при нагреве золы угля с разной величиной зольности Аа

а - березовского угля ( — Ай = 5,5%,---Аа = 4,0%), б — назаров-

ского угля А"1 = 7,8%

1 - твердая фаза; 2 - жидкая фаза, 3 — парогазовая фаза

Согласно диаграммам процесс фазообразования состоит из нескольких стадий Фракционное плавление, с которого начинается выход жидкой фазы, является свойством золы угля, общая зольность которого лишь незначительно превышает свою внутреннюю составляющую

Выплавления, образующиеся на этой стадии процесса, состоят в основном из соединений железа, серы, натрия, калия и алюминия и обладают низкой вязкостью Установлено, что свойства расплава существенно изменяются по мере повышения температуры его образования за счет увеличения содержания оксидов кальция, магния, кремния возрастает вязкость и температура затвердевания В результате таких изменений расплав, получаемый при температурах более 1400 °С, затвердевает при охлаждении с образованием устойчивых силикатных соединений. Нерасплавившаяся часть золы по мере выхода жидкой фазы с развитием процесса плавления также обнаруживает эту тенденцию.

Установленные особенности фракционного плавления золы позволяют сформулировать ряд положений, имеющих важное значение для технологии сжигания углей:

а) по своим свойствам низкотемпературные выплавления являются существенным фактором усиления загрязняющей способности несущих их золовых частиц относительно поверхностей нагрева,

б) поскольку основой этих выплавлений являются компоненты МЧ, которые наиболее прочно связаны с органикой, то независимо от зольности исходного угля тонкий помол угольной пыли увеличивает совокупность частиц, являющихся носителями низкотемпературной жидкой фазы,

в) поскольку летучая зола (унос) при факельном сжигании формируется преимущественно из легких частиц, с учетом вышеотмечен-ных положений тонкий помол при такой технологии сжигания способствует усилению загрязняющей способности летучей золы относительно поверхностей нагрева,

г) в противоположность этому угрубленный помол с равномерностью фракционного состава угольной пыли, обеспечивающий наличие механических включений в частицах, за счет действия компонентов внешней зольности приводит к связыванию низкотемпературных выплавлений и переводу процессов плавления в узкий температурный диапазон,

д) эффект выравнивания состава продуктов плавления золы достигается также при нагреве до температуры не менее 1400 °С или за счет предварительного отделения из угля железосодержащих компонентов минеральной части

Специальными исследованиями влияния минерального балласта, вовлекаемого в товарный уголь при добыче, на плавкость золы установлено, что разнообразие состава примешиваемых пород приводит к очень большим разбросам значений температур плавления даже при одинаковой зольности угля. Учитывая, что зольность угля является одним из основных технологических параметров, контролируемых при управлении технологическими процессами сжигания, необходимо ограничивать величину балласта при добыче в пределах 2,5% от товарной массы в сухом состоянии

В четвертой главе приведены результаты экспериментального изучения термических преобразований компонентов МЧ, сопровождаемого физико-химическими исследованиями и термодинамическими расчетами, в том числе в условиях пиролитической обработки.

Особенности формирования состава минеральной части углей и их проявления при плавлении предопределили специфику исследования физико-химических превращений при высоких температурах применительно к условиям перспективных технологий сжигания. Эти условия определяют возможности контактирования отдельных соединений в составе частиц, золовых или шлаковых образований, восстановительную среду на начальной стадии преобразований, наличие зон с различным составом газовой среды.

Экспериментально исследованы преобразования соединений железа на примере дисульфидов и комплексных гуматов, а основные взаимодействия в составе компонентов «внутренней зольности» - на образцах органо-минеральных соединений кальция, алюминия, железа Рассмотрены также взаимодействия компонентов внутренней и внешней составляющих минеральной части Особое внимание уделено изучению закономерностей преобразования минеральных компонентов при пиролитической обработке угля, которая проводилась на экспериментальной установке при изменении температуры пиролиза.

Установлено, что компоненты минеральной части, относящиеся к внутренней зольности, в том числе связанные с органикой, в ходе термических превращений в восстановительной среде преобразуются в тонкодисперсные активно взаимодействующие соединения с низкими температурами плавления В частности, железо-органические комплексы минеральной части при нагреве без доступа кислорода переходят в стадию промежуточных продуктов, состоящих из сульфидов, низших оксидов и элементного железа Все они являются компонентами легкоплавкой составляющей золы Другие макрокомпоненты внутренней зольности (кальций, магний, алюминий), находящиеся в смеси

с продуктами преобразования железо-органических соединений, оказывают на них восстановительное действие.

Применительно к преобразованию железосодержащих минералов, относящихся к внешней зольности, для условий топочной среды показан новый механизм регенерации дисульфидов железа из промежуточных продуктов преобразования пирита Модель этого процесса базируется на термодинамически обусловленных реакциях преобразования в среде продуктов сгорания с высоким содержанием химического недожога.

Выявленная схема преобразований компонентов минеральной части, ведущих к появлению легкоплавких смесей в локальных областях топочного объема, может выступать фактором усиления загрязняющей способности золы относительно поверхностей нагрева. При традиционных технологиях сжигания в пылеугольном факеле обеспечение условий отсутствия таких зон является задачей, трудной для конструкторского воплощения.

Технология сжигания с пирсшитической обработкой угля изменяет минералогический состав угольной пыли (рис 6) за счет увеличения выхода силикатных и железистых соединений, включая сульфидные формы. Иными словами, варианты технологий сжигания %

60 50 40 30

во

70 60 50 40 30 го 10 о

О 200 400 600 V О 200 400 600 °С

Рис. 6. Распределение макрокомпонентов среди минералогических групп полукокса в зависимости от температуры пиролитической обработки угля

1 — органо-минеральные комплексы, 2 - оксиды и карбонаты (для Fe203 — также сульфиды и силикаты), 3 - силикаты, в т.ч. глинистые

Fe203

• • —•

с предварительной термоподготовкой угля позволяют выводить важные для загрязняющего потенциала золы преобразования в предтопоч-ную стадию. При этом повышение температуры пиролитической обработки от 500 до 750 °С усиливает эту тенденцию.

На основе комплекса экспериментальных, расчетных и аналитических исследований преобразований минеральных компонентов угольных частиц и свойств образующейся золы в диссертации предложена классификационная схема условий процессов для пылеуголь-ного сжигания. Классификационными признаками начальных превращений, которые зависят от степени измельчения угля, являются: состав минеральной часта, тип сочетания органической и минеральной составляющих, характер выгорания летучих веществ (рис. 7). При этом теоретически установлено, что в обширной области температур ведения топочного процесса микрофакельная схема выгорания летучих, когда преобладающая их часть выгорает на стехиометрической сфероидной поверхности, охватывает наиболее крупные частицы угольной пыли с размером более 150 мкм На стадии выгорания коксового остатка угольных частиц, завершающей превращения минеральной составляющей при горении, в качестве основных классификационных признаков выделены диапазон температур сжигания и состав газовой атмосферы. Показано, что для формирования свойств золы характерными температурными диапазонами являются- 900..1000°С, 1000.. 1200 °С, 1200...1400 °С, > 1400 °С.

Классификационные пряло» Тиш частя ало ивссяфмкашюнкым признакам

Схема акгораима аетучих аешеет» В окрч жаюшсм объеме среди В мнкрофакеяыюй оболочке

Размерный класс Преяммаественио мешие &.< 150 мкы Крупные ¿ь> 150 мкм

Вид шщсрадыюй массы Мои* виммрааыше Орсаиоымнерааькые с момоыкнерадышм включением 20 < 5ь < 30 ИШ Орпмомкяераямше с пелхыниералыам •каючеиием 30<&>< 150 мкм Оргаиоминеразыше &>< ]5кхм

Состав минерально* &0:« 1004 РеБ;- 100% п&О:« пЛ!-0»> МеО- 1004 МеСО,-ЮО% Ме$0*"100К Ыа*+К*«10096

Рис. 7. Схема классификации условий преобразования минеральной части пылевидного угля

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований закономерностей превращений минеральной части углей в натурных условиях пьлеугопьных топок котлов, различающихся по принципам организации топочного процесса (ПК-10, БКЗ-210-140 Ф, ПК-38, БКЭ-320-140 ГГГ-4, БКЭ-320-140 ПТ-5, БКЗ-420-140 НТВ, БКЗ-220-100 ЖШ, П-49 Б, ТПЕ-427). В эксплуатационных и опытных сжиганиях КАУ выявлены режимные условия, от которых зависят термические преобразования минеральной части Предложены показатели оценки завершенности преобразований для реакционно-активных компонентов золы - по степени связывания оксида кальция, по окис-ленности железа, по сульфатизации летучей золы, по выносу щелочных соединений Показана связь этих показателей с условиями сжигания, в частности, с уровнем температуры в зоне активного горения, отклонением траектории факела от прямолинейно-подъемного, неравномерностью полей температур, скорости, концентрации частиц и газового состава. Данная корреляция является методической основой для выработки способа оценки эффективности технологии топливосжига-ния с целью регулирования свойств образующейся золы.

Установлена единая для топок с жидким шлакоудалением закономерность изменения состава и плавкости шлака в зависимости от степени измельчения подаваемой в топку угольной пыли (рис. 8). На этой основе для оценки изменения свойств шлака под влиянием сепарирующихся частиц предложена формула, связывающая температуру жидкоплавкого состояния с величиной остатка угольной пыли на сите с размером ячеек 90 мкм.

В диссертации получены новые данные об особенностях плавающего гранулята, который чаще всего образуется при сжигании углей в открытых топках с жидким шлакоудалением и прямоточным факелом. Показано, что плавающий гранулят относится к типичным шлакам кислого состава (рис. 9) с низкими температурами плавления и является результатом вспенивания шлакового расплава в процессе газовыделения при шлакообразовании (рис. 10). Экспериментально установлена зависимость исследованных параметров вспенивания от состава и температуры шлака, а также область значений отношения 8Ю2/СаО от 1,2 до 3,5, которая является критичной для эвакуации шлака. С учетом сепарации внешних составляющих минеральной части установлено, что при сжигании угля типа назаровского в открытой топке с прямоточным факелом применение технологии с жидким шлакоудалением ограничено зольностью А<!=12% из-за затруднений с эвакуацией вспененного шлака.

1250

1200

20

30

40

50

60

Яэд, %

Рис 8 Изменение плавкости шлака в зависимости от тонины помола угольной пыли

1 - ПК-38 (I серия опытов); 2 - БКЗ-220-100 ЖШ, 3 - БКЗ-Э20-140 ПТ, 4 - ПК-38 (II серия опытов)

3,5 3,0

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

-»—: «Я • 1 -1 »

♦ • • • 2

• • —

°Р л 1 1

N1 г !

IV о

о р \ ----

Л о /о

ДО

«¿о

П 0,8 0,6 0,4 0,2

4 ЛО;/СоО

Рис 9 Изменение истинной (1) и кажущейся (2) плотности, пористости (3) шлака от параметра состава

ду ю-,

кг/м-'

2,4

1,6

0,8

0

1100 1200 1300 1400 1500 г. "С

Рис 10 Зависимость вспенивания от температуры при различных соотношениях вЮг/СаО (1 - 1,35,2 - 0,99, 3 - 1,52)

В шестой главе приведены результаты экспериментального исследования закономерностей развития золовых отложений на конвективных поверхностях нагрева паровых котлов, а также результаты исследования теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений различного состава

Для проведения натурных экспериментов на поверхностях нагрева котлов разработан метод последовательно-совмещенных контрольных участков, который позволяет получить пробы отложений в большем количестве, чем это ограничено числом остановов котла за период исследования, и тем самым существенно расширяет информативность опытных данных о промежуточных стадиях развития отложений и о динамике этого процесса в целом. С использованием этого метода исследовано образование отложений на поверхностях нагрева котлов со схемами топливосжигания, различающимися по температурным и аэродинамическим условиям воздействия на свойства золы

Установлено, что общий уровень загрязнения экранов в большей мере связан с интегральными и балансовыми характеристиками топочной среды, тогда как специфика натрубных отложений определяется локальными условиями в топке и свойствами продуктов сгорания Так, в топках с тангенциально закрученным факелом механизм образования золы существенно зависит от температурных условий в зоне активного горения. При твердом шлакоудалении формируются связанно-шлаковые отложения с высоким содержанием железа на экранных трубах горелочного пояса Они образуются за счет сепарации из факела продуктов неполного окисления железосодержащих компонентов,

»- - о. 1 2 — 3

> \ д.

/ / \

/ 1 к /Ч \ о ч

14' ыЬг \ \ -•

о (г к ч

а Д -

вначале дисульфидов железа, а затем железоорганических соединений минеральной части угля При жидком шлакоудалении подобные отложения формируются более локально — на гладкотрубных экранах вблизи сбросных горелок, откуда поступает минеральный балласт с отработанным сушильным агентом системы пылеприготовления

В топках с горизонтальным вихревым факелом состояние загрязнения экранов зависит от степени сепарации в шлак частиц с высокой плотностью При этом в топках с жидким шлакоудалением определяющим процессом загрязнения экранов является шлакование как следствие изменения эксплуатационных режимов, как правило, при повышенных нагрузках В топках с твердым шлакоудалением, особенно в безмельничном варианте, агломерационная основа процесса формирования связанно-шлаковых отложений подавляется действием запыленного потока в пристенной зоне.

Экспериментальное изучение механизма самоочистки от отложений радиационных поверхностей нагрева, наблюдаемого при сжигании угля с повышенным содержанием кальция (по типу березовского угля), показало, что в составе такого рода отложений преобладает двухкальциевый силикат (2СаО БЮг). Обратимые температурные превращения его модификации, возникающие при остановке котла или другом охлаждающем воздействии, приводят к увеличению объема кристаллической решетки и возникновению вследствие этого механических напряжений в массиве плотных вторичных отложений

Исследованиями трансформирования во времени отложений на пароперегревательных трубах котлов выявлены как общие закономерности преобразования их состава, так и различия, обусловленные составом минеральной части угля и условиями топочного процесса Общие закономерности при различных технологиях сжигания отмечены для носителей кремния, алюминия, магния, которые наиболее инертны в процессах упрочнения. Напротив, для носителей кальция, серы, железа, которые влияют на связывание в слое отложений, характерна зависимость от конкретных условий сжигания Наряду с этим установлено, что в случае высокой степени отделения железосодержащих компонентов минеральной части при сжигании угля от летучей золы можно ограничивать развитие золового загрязнения в конвективном пароперегревателе стадией первичных стабилизированных отложений

Проведенные эксперименты показали, что золовые отложения на низкотемпературных поверхностях нагрева, несмотря на различия характеристик угля и условий сжигания, имеют одинаковые тенденции преобразования состава, в основном за счет сульфатизации Это сходство объясняется близкими температурными условиями, в частности,

при унифицированных компоновочных схемах и параметрах среды Однако развитие отложений на входе в опускной газоход снижает надежность и экономичность работы всех поверхностей нагрева конвективной шахты, так как отслаивающиеся и обрушивающиеся фрагменты отложений затрудняют действие средств очистаи и препятствуют проходу дымовых газов

Получены новые экспериментальные данные и обобщающие зависимости по теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений, охватывающие все их классифицированные разновидности, образующиеся при сжигании КАУ в котлах разного типа Разновидности отложений с учетом преобладающего процесса их образования охарактеризованы по величине коэффициента теплопроводности Для экспрессной оценки теплопроводности сульфатизируемых отложений в диссертации предложено использовать в качестве определяющего параметра величину содержания серного ангидрида (рис 11) Совместно с данными о динамике изменения состава полученные закономерности взаимосвязи теплофизических свойств и состава отложений позволяют не только более достоверно решать задачи моделирования процесса загрязнения поверхности нагрева, но и регламентировать использование штатных средств очистки при эксплуатации котлов >., Вт/(м К)

3

2

1

О 10 20 30 БОз, %

Рис 11. Типичная зависимость коэффициента теплопроводности натрубных отложений от содержания серного ангидрида (температура 400 °С) 1 — сульфатно-связанные отложения, 2 — железистые отложения, 3 -шлаковые отложения, 4 - сыпучие отложения, А - область железистых отложений, В - область шлаковых отложений, С - область сыпучих отложений, Б - область сульфатно-связанных отложений

В седьмой главе обобщаются основные положения предыдущих глав, которые дополняются расчетными исследованиями и имитационным моделированием отдельных термофизических условий, примерами численного моделирования процессов в топках с учетом состава минеральной части угля На этой базе обосновываются возможности совершенствования технологии сжигания КАУ, включающие ряд технических решений, методологические подходы и концепции

Обобщение результатов проведенных исследований позволило выделить физические основы формирования минеральных продуктов и его специфику в зависимости от совокупности факторов технологии топливосжигания Применительно к диапазонам температурного уровня сжигания 900—1000 °С, 1000. .1250 °С, 1250.1450 °С, 1450 . 1650 °С на основе установленного своеобразия состава и свойств образующихся летучей золы и шлака предложена принципиальная модель трансформации минеральной части, которая является основой для развития теоретических представлений, а также для практического использования с целью совершенствования технологий сжигания углей с учетом свойств минеральной части

Исходя из этих концепций, рассмотрены физические явления, которые ограничивают использование для КАУ технологий сжигания с переводом шлака в расплавленное состояние При этом получены экспериментальные данные об особенностях покомпонентного шлако-улавливания, выполнен анализ механизма образования вспененного шлака и условий его дегазации, а также расчеты предельных состояний для эвакуации расплава при сепарации в него породных включений, которые позволили показать эффективность изменения соотношения Si02/Ca0 в шлаке как принципа управления процессами в топ-ливосжигающих агрегатах

Для демонстрации возможностей использования полученных в диссертации результатов решен ряд задач численного моделирования первичных взаимодействий минеральных продуктов сжигания КАУ. Применены оригинальные пакеты прикладных программ CHAIF и FIRE 3D, дополненные разработанной моделью учета образования и течения шлаковой пленки с использованием аналитического решения Ю JI Маршака При этом базовые данные о минеральной части угля использованы для моделирования ввода флюсующих присадок в шлак, для оценки коэффициента шпакоулавливания, для прогнозирования локальных зон шлакования топочных экранов Показана эффективность численного моделирования топочных процессов с учетом минеральной части угля для исследования эксплуатационных возможностей котла с целью повышения надежности и экономичности работы, для

выработки предпроектных решений о переводе котла на замещающее топливо (рис, 12).

. g (ТА-■ D.»J

' 'Л

■^-C^ter.

-

-p.trtii - '

-ь

Рис. 12.Распределение интенсивности паброса частиц (кг/(м'с)) на экраны тонки при сжигании а) экибастузского угля; б) ирша-бородинского; в) кузнецкого угля

В стендовых сжиганиях полукокса получены эксперимеiггаль-ные результаты, которые свидетельствуют о более благоприятных свойствах золы с точки зрения загрязнения поверхностей вагреаа по сравнению со сжиганием натурального угля. Так, темп роста золовых отложений на зондах-имитаторах снижается в 1,6... 1,8 раза (рис. 13), а прочность, развиваемая при спекании и сульфатшации уноса в слое, -в 2...3 раза. По этим характеристикам отложения на трубах при сжигании полукокса не относятся к типу про ч несвязанных отложений и позволяют применять умеренные средства очистки поверхностей нагрева. Эти данные совместно с результатами вышеизложенных исследований физико-химических преобразований минеральной части дают основание рассматривать предварительную термическую обработку КАУ как стадию технологии сжигания.

На этой основе предложено проводить изменения свойств минеральных продуктов сжигания КАУ путем термической подготовки угля в режиме высокотемпературного пиролиза при 750 °С путем: уменьшения доли компонентов в составе органе-минеральных соединений и минимизации содержания железистых соединений. По этим и другим направлениям совершенствования технологий топливосжига-ния предложены технические решения, применение которых позволяет

воздействовать на процессы с участием минеральных компонентов. Часть этих технических решений зарегистрирована в качестве изобретений

Рис 13 Зависимости интенсивности образования отложений (а) и прочности (б) при стендовых сжиганиях от температуры газов для разных значений температуры сжигания и коэффициента избытка воздуха (а.) 1 - уголь, ^ = 1260 °С, ав = 0,9, 2 - полукокс, ^ = 1260 °С, а, = 0,9, 3 - полукокс, 1200 °С, а„=1,2, 4 - полукокс, 1СЖ= 1350 °С, а, = 1,2, 5 - полукокс, г^ = 1500 °С, а» = 1,2

В заключении дан резюмирующий анализ основных результатов и главные выводы по работе

Приложения содержат сводные таблицы данных, материалы по использованию результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 На основе комплекса лабораторно-экспериментальных и расчетно-аналитических исследований выработана классификационная схема технологических условий, влияющих на физико-химические превращения минеральных компонентов в составе угольных частиц и свойства образующейся золы. Согласно этой схеме начальные превращения зависят от степени измельчения угля, определяющей состав минеральных компонентов и характер выгорания летучих веществ Микрофакельная модель выгорания летучих на стехиометрической сфероидной поверхности охватывает наиболее крупные частицы

угольной пыли с размером более 150 мкм. Превращения минеральной части на стадиях выгорания коксового остатка угольных частиц и образования золы определяются влиянием состава газовой атмосферы в характерных температурных диапазонах: 900... 1000 °С, 1000 ..1200 °С, 1200... 1400 °С, >1400 °С.

2 Пиролитическая обработка значительно изменяет минералогический состав угольной пыли за счет увеличения доли силикатов и промежуточных железистых соединений. Повышение температуры пиролитической обработки от 500 до 750 °С усиливает эту тенденцию. Данные результаты свидетельствуют о том, что предварительная термоподготовка угля является элементом технологии сжигания, который позволяет выводить в предтопочную стадию превращения минеральных компонентов с образованием легкоплавких соединений, увеличивающих загрязняющий потенциал золы.

3 По результатам натурных исследований преобразования минеральной части в топках с различной организацией сжигания предложены показатели оценки загрязняющей активности золы - по степени связывания оксида кальция, по окисленности железа, по степени суль-фатизации летучей золы, по выносу щелочных соединений. Показана их связь с условиями сжигания, характеризуемыми уровнем температуры в зоне активного горения, отклонением траектории факела от прямолинейно-подъемного, неравномерностью полей температур, скорости, концентрации частиц и газового состава. Выявленная корреляция является методической основой для оценки эффективности технологии топлив осжигания с точки зрения свойств образующейся золы.

4. Разработан и введен в практику натурных исследований образования натрубных отложений на поверхностях нагрева котлов метод последовательно-совмещенных контрольных участков. С его использованием показана специфика образования отложений на топочных экранах и конвективных элементах котлов с различными температурными и аэродинамическими условиями воздействия на свойства золы.

Установлен механизм самоочистки поверхностей нагрева от вторичных отложений при сжигании угля типа березовского (с повышенным содержанием кальция в золе), в основе которого лежат обратимые температурные превращения двухкальциевого силиката, вызывающие механические напряжения в массиве плотных отложений вследствие объемной перестройки кристаллической решетки.

Впервые получены экспериментальные данные о динамике трансформирования состава отложений на трубах конвективных поверхностей нагрева за период времени до 3000 часов.

5. Получены новые экспериментальные данные о теплоемкости и теплопроводности натрубных отложений, образующихся в котлах разного типа. Впервые диапазонами значений эффективного коэффициента теплопроводности охарактеризованы все разновидности отложений на поверхностях нагрева, классифицированные при сжигании КАУ. Предложены эмпирические зависимости для экспрессной оценки эффективного коэффициента теплопроводности по их составу.

6. Экспериментальными результатами стендовых сжиганий пылевидных продуктов пиролитической обработки угля подтверждена перспективность применения предварительной термической подготовки КАУ как стадии технологии сжигания, позволяющей уменьшить загрязняющие свойства золы относительно поверхностей нагрева по сравнению со сжиганием натурального угля Количественно такое влияние характеризуется снижением интенсивности роста золовых отложений на зондах-имитаторах в 1,6. .1,8 раза, а прочности, достигаемой при сульфатизации уноса в слое, в 2. .3 раза

7. С учетом установленных особенностей влияния определяющих факторов в характерных температурных диапазонах предложена обобщающая физическая модель формирования минеральных продуктов при различных технологических вариантах сжигания. Концепции физической модели являются основой для направлений совершенствования технологий топливосжигания за счет воздействия на процессы с участием минеральной составляющей углей.

8. Выявлена экспериментальным путем общая для различных месторождений КАУ зависимость соотношения укрупненных групп составляющих минеральной части (первичных, внутренних тонкодисперсных, внешних примесей) от зольности. На этой основе предложена диаграмма распределения минеральной части углей по степени связи с органическим веществом. Получены количественные оценки содержания макрокомпонентов минеральной части в составе различных групп минералов, охватывающие весь диапазон зольности КАУ.

9 Установлено, что доля механически отделимых примесей, представленных дисульфидами, кварцем, каолинитом и в меньшей мере сидеритом, кальцитом, глинистыми минералами типа монтмо-рилгонига и гидрослюд, в диапазоне зольности Ad = 5 . 20% изменяется прямо пропорционально от 0,13 ± 0,07 до 0,55 ± 0,07.

10. В составе внутренней составляющей минеральной части КАУ доминируют соединения в виде гетерополярных солей с ионной формой связи металла с органическим веществом, к которым относятся 70 . 80% СаО, 60—90% MgO, 40 ..60% А12Оэ и менее 50% (Na20+K20) от их содержания в легкой фракции угля При этом почти

все содержащееся во внутренней составляющей МЧ железо входит в комплексные соли, имеющие более прочную форму связи со структурой органики. В условиях сжигания при деструкции и окислении угольных частиц эти различия проявляются в разной устойчивости органо-минеральных соединений

11. Специфика процесса плавления золы, состоящая в наличии и составе фракционных выплавлений в его низкотемпературной области, является свойством совокупности компонентов минеральной части, которые наиболее прочно связаны с органической массой, и определена как один из факторов загрязняющей способности золовых частиц относительно поверхностей нагрева котлов Исходя из исследованных закономерностей формирования продуктов плавления и изменения их свойств, основными путями получения устойчивых силикатных соединений и выравнивания состава золовых частиц при факельном сжигании, доступными за счет технологических средств, являются угруб-ление и повышение равномерности помола угольной пыли, нагрев золы до температуры не менее 1400 °С и предварительное отделение железистых компонентов

12 В натурных исследованиях топок с жидким шлакоудалением установлена единая закономерность изменения состава шлака в зависимости от степени измельчения угольной пыли и получены новые данные о свойствах плавающего гранулята в широком диапазоне изменения состава, охарактеризованного параметром БЮг/СаО. Для оценки изменения свойств шлака под влиянием сепарирующихся частиц предложена формула, связывающая температуру жидкоплавкого состояния шлака с величиной остатка угольной пыли на сите К»

13 Экспериментально установлена зависимость параметров вспенивания шлакового расплава от состава и температуры. Выявлена область значений параметра состава 8102/Са0 от 1,2 до 3,5, являющаяся критичной для эвакуации вспененного шлака и для осуществления технологий с барботируемым шлаковым расплавом.

Рассмотрение физических процессов, ограничивающих использование КАУ в технологиях сжигания с переводом шлака в расплавленное состояние, в том числе анализ механизма образования вспененного шлака и условий его дегазации, расчеты предельных состояний для течения расплава при сепарации в него породных включений, характеризует изменение соотношения 8Ю2/СаО как способ управляющего воздействия на эти процессы.

С учетом определяющих факторов шлакообразования установлена величина зольности А11 = 12%, которая ограничивает применение технологии пылесжигания с жидким шлакоудалением по факельному

варианту для угля типа назаровского из-за затруднений с эвакуацией шлака

14 Полученные в результате проведенных исследований базовые данные о минеральной части КАУ применены к задачам численного моделирования первичных взаимодействий минеральных продуктов сжигания с конструктивными элементами топок, выполненного с использованием дополненных пакетов прикладных программ CHAIF и FIRE 3D Варианты численных исследований для тестирования эксплуатационных возможностей топки с целью повышения надежности и экономичности работы котла, для выработки предпроектных решений с целью перевода котла на замещающее топливо, показавшие эффективность моделирования топочных процессов с учетом минеральной части угля, использованы на практике.

15 По каждому из рассмотренных направлений воздействия на процессы с участием минеральной составляющей углей в технологиях теплотехнического сжигания предложены технические решения, среди которых имеются доведенные до практического использования, а также 14 зарегистрированных как изобретения

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. ЗаворинАС. Состав и теплотехнические свойства минеральной части бурых углей (теплотехнический аспект) - Новосибирск Изд ИТ СО РАН, 1997. - 187 с.

2. Заворин А С Проявления свойств минеральной части углей в паровых котлах - Новосибирск. Изд НГТУ, 1998.-221 с

3 Будилов О И, Заворин А.С Опыт улучшения экологических характеристик тепловой электростанции / Под ред А С. Заворина -Томск. Изд «Красное знамя», 1994. - 100 с

4 Лебедев И К., Заворин А С , Карякин С К Результаты исследования минеральной части фракций угля Березовского месторождения методом дериватографии // Химия твердого топлива - 1973. - №5. - С 38-42

5. Лебедев И К, Заворин А.С, Карякин С К. Плавление золы березовского угля при различных температурах // Вопросы сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах- Сборник материалов Всесоюзного совещания - Красноярск Изд «Красноярский рабочий», 1973. - С.253-262. 6 Лебедев И К , Заворин А С., Привалихин Г К , Карякин С К. Количественная оценка выхода расплава при нагреве золы березовского угля // Известия Томского политехнического института. - 1974. — т283 — С.41-43

7 Лебедев И К., Карякин С К , Закоурцев Г Н , Заворин А С Распределение минеральной части в углях Канско-Ачинского бассейна // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов: Материалы Всесоюзной конф — т 1. — Таллин: Изд ТПИ, 1974 - С 33-37.

8 Лебедев И К , Заворин А.С , Карякин С К Оценка возможности образования прочных связанных отложений при сжигании березовских углей // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов Материалы Всесоюзной конф.-т2 - Таллин: Изд ТПИ, 1974 -С 22-26

9 Лебедев И К , Карякин С К, Закоурцев Г.Н , Заворин А С. Термографические исследования минеральной часта углей Канско-Ачинского бассейна // Химия твердого топлива. - 1975 - №5 -С 27-31

10. Лебедев И К , Заворин А С , Сарапулов Г А. Плавающие шлаки при сжигании канско-ачинских углей // Теплоэнергетика. — 1978 — №8. — С.21-23

11 Заворин А С , Красильникова Л.Г., Куценко О И, Косарев В.В Теплотехнические характеристики урюпских бурых углей Канско-Ачинского бассейна // Электрические станции - 1980 - №9 — С 14-16.

12 Лебедев И К., Заворин А С , Васильев А Г и др Специфика минерального балласта канско-ачинских углей в связи с расширением их добычи и использования // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов: Материалы Всесоюзной конф - т 2. - Таллин* Изд ТПИ, 1980. - С.3-8.

13 Лебедев И.К , Заворин А С, Сарапулов Г А. К течению вспененного жидкого шлака П Теплоэнергетика. - 1981. - №6 - С 24-26.

14 Заворин А С , Киселев Н Б. Оценка термообработки золы углей в топочном пространстве // Известия вузов Энергетика - 1983. -№6.-С 90-94.

15 Заворин АС, ФедецкийИИ, Киселев Н Б. Тонкость угольной пыли как фактор воздействия на свойства шлака при сжигании на-заровского угля // Известия вузов. Энергетика - 1983 - №8 -С 70-73.

16 Заворин А С , Захарова Л.Г. Характеристика минеральных компонентов полукокса ирша-бородинского угля // Химия твердого топлива. - 1983. - №5. - С 122-124

17 Заворин А.С , Мерзляков А Н. Влияние качества ирша-бородинского угля на плавкостные характеристики золы // Уголь — 1985 -№12. — С.46-47.

18 Заворин A.C., Теплухин Е П , Киселев Н Б Распределение минеральных компонентов бурого угля Березовского месторождения в пылеугольном тангенциально закрученном факеле // Известия вузов Энергетика,-1986 -№3 -С.89-92.

19. Лебедев И К., Заворин А С Направления совершенствования топочного процесса при сжигании канско-ачинских углей с учетом минеральной части // Горение органического топлива- Материалы V Всесоюзной конф., ч 1 / Под ред академика Я Б.Зельдовича, академика С.С Кутателадзе - Новосибирск. Изд ИТ СО РАН СССР, 1985 - С.45-53.

20 Голованов Н.В., Чавчанидзе Е.К, Попов А А , Гильде Е.Э., Гуляев А Н, Жемчугов А.Н, Заворин А С и др. Результаты исследования корпуса 7Б котла П-49 с вихревой топкой блока 500 МВт На-заровской ГРЭС при сжигании канско-ачинских углей // Горение органического топлива Материалы V Всесоюзной конф , ч 2 / Под ред академика Я Б.Зельдовича, академика С С. Кутателадзе - Новосибирск: Изд. ИТ АН СССР, 1985 -С.56-61.

21 Жемчугов А.Н., Заворин А С , Попов A.A. Условия выгорания в вихревой камере ЦКТИ при сжигании канско-ачинских углей // Химическая физика процессов горения и взрыва Проблемы теплоэнергетики" Материалы VIII Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. - Черноголовка. Изд. ИХФ АН СССР, 1986 - С.38-41

22. Жемчугов А.Н., Заворин А С. Преобразования минеральной части канско-ачинских углей в вихревой топке ЦКТИ // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов. Материалы IV Всесоюзной конф. - т.1 - Таллин: Изд. ТПИ, 1986.-С 12-18

23 Заворин А С, Раков Ю Я , Боберь Е Г, Шадрин Ю.А Вычислительный эксперимент по определению коэффициента переноса в натрубных золовых отложениях // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов: Материалы IV Всесоюзной конф - т4 — Таллин Изд. ТПИ, 1986. -С.98-101.

24 Заворин А С, Мерзляков А.Н Влияние примеси породы при открытой добыче на плавкостаые характеристики золы канско-ачинских углей // Химия твердого топлива — 1986. - №6. -С 123-127.

25. Заворин А С., Некряч Е Н. Об условиях преобразования минеральной части пылевидного бурого угля при горении // Известия вузов Энергетика.- 1988,-№9 -С.91-94

26 Заворин А.С , Теплухин Е П., Будилов О И Преобразование эоловых отложений на водяном экономайзере котла БКЭ-320-140ПТ4 // Электрические станции. — 1988 -№8, —С 16-18

27 Заворин А С , Теплухин Е П , Будилов О.И Исследования золовых отложений на пароперегревателе котла БКЭ-320-140 при сжигании ирша-бородинского угля // Электрические станцию - 1988 - №9 -С 17-20.

28. Заворин А С , Красильникова J1Г Состав минеральной части урюпского бурого угля // Химия твердого топлива. — 1988 - №3 — С.105-110

29 Заворин А С , Захарова Л.Г, Чурилов М.И К применению термической обработки бурого угля в технологии сжигания И Актуальные вопросы теплофизики, энергетика и экология Сб научных трудов под ред академика В.Е Накорякова. — Новосибирск. Изд ИТ СО АН СССР, 1991 - С 166-169

30 Попов А А, Голованов Н В., Гульцев Л.М., Остапенко В.Е, Пугач Л И , Заворин А С и др Результаты освоения и исследований опытно-промышленной котельной установки с котлом ТПЕ-427 //Сибирский физико-технический журнал. - 1991. - вып. 5. -С.15-20

31 Заворин А.С Исследование влияния термической подготовки кан-ско-ачинского угля на свойства золы // Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов Сб.докладов науч-но-техн конф — Челябинск. Изд. УралВТИ, 1992 - С 64-67

32 Заворин А С , Беляев С.А Совершенствование топливоиспользо-вания и процессов тепломассообмена // Известия Томского политехнического университета — 2000 -том 303 -№1. —С.286-297

33 Заворин А.С, Раков Ю Я Теплопроводность натрубных отложений котлов при сжигании канско-ачинских углей // Теплоэнергетика -2000 -№12 - С 45-47.

34 Воробьев А.В , Заворин А С , Кузьмин A.B., Раков Ю Я. Имитационное моделирование температурных полей в многомерных теп-лоизлучающих телах // Известия Томского политехнического университета. - 2002 -том 305 -№2 -С25-27.

35. Старченко А В , Заворин А С , Красильников С.В Применение пакета FIRE ЗД к анализу процессов шлакоулавливания // Известия Томского политехнического университета — 2002 — том 305 — №2. -С. 152-157

36. Заворин А С , Раков Ю.Я. Численное моделирование процессов сжигания углей с учетом их минеральной части состояние вопроса

// Известия Томского политехнического университета - 2004 — том 307 — №1 -С 122-126

37 Старченко А В , Заворин А С , Красильников С В Численная оценка улавливания шлака в топке открытого типа с жидким шла-коудалением // Известия Томского политехнического университета -2004 -том 307.-№2 -С.127-133.

38 Заворин А С, Раков Ю Я Феноменологические модели образования натрубных отложений в котлах // Известия Томского политехнического университета -2005 -том 308 -№1 -С 144-150

39. Заворин А С Вязкостно-температурные зависимости для расплавленных угольных шлаков разного состава // Известия Томского политехнического университета — 2006 — том 309 - №2 -С 182-188

40 Заворин А С, Буваков К В , Гладков В.Е, Красильникова Л.Г. Идентификация минеральных компонентов неорганической части канско-ачинских углей // Известия Томского политехнического университета - 2006. - том 309 -№4.-С 123-129

41 Буваков К В , Заворин А.С, Гладков В Е Морфологические особенности золы от энергетического сжигания бурого угля //Известия Томского политехнического университета - 2006. — том 309. - №5. - С.136-140.

42. Гиль А В., Заворин А С , Красильников С.В , Обухов С В , Старченко А.В , Исследование аэродинамики и горения в топке котла БКЗ-420-140 применительно к вариантам замещения проектного топлива // Известия Томского политехнического университета. — 2007 -том 310 — №1 -С 175-181

43 Заворин А.С , Мерзляков А.Н Установка для удаления шлака А с. № 1190151 СССР, 1985 -Бюл №41

44 Заворин А.С, Мерзляков А Н Способ подготовки и сжигания твердого топлива Ас № 1191678 СССР, 1985.-Бюл №42

45 Заворин А С, Мерзляков А Н Способ подготовки твердого топлива к сжиганию A.c.№ 1204875 СССР, 1986 -Бюл №2

46 Заворин А.С , Мерзляков А Н. Шлакосмывное устройство- А с № 1241023 СССР, 1986 -Бюл.№24.

47 Заворин А С , Захарова Л Г, Жемчугова Л М. Способ подготовки к сжиганию твердого топлива. А с № 1407184 СССР, 1988

48. Рязанов В.И , Заворин А С , Андык В С , Иванников В.М. Способ контроля за шлакованием поверхности нагрева парового котла. А с № 1537952 СССР, 1990 - Бюл. №3

49 Заворин А С , Мерзляков А Н , Будилов О И , Гумиров В А. Способ получения теплоносителя в котельной установке с топкой жидкого шлакоудаления А с № 1560919 СССР, 1990 -Бюл. №16

50 Заворин А С , Некряч Е Н , Курганов А К Пылеугольная топка Ас № 1580114СССР, 1990 - Бюл №27

51 Мерзляков А Н , Заворин А.С Способ сжигания измельченного топлива А с № 1657861 СССР, 1991 -Бюл №23.

52 Мерзляков А Н , Заворин А С Способ работы котельной установки А с. № 1703908 СССР, 1992 -Бюл №1

53 Жемчугов А Н , Заворин А С Вихревая топка Ас № 1749615 СССР, 1992 - Бюл №27

54 Рязанов В И , Андык В С , Мельников К А , Заворин А С, Теплу-хинЕП Способ контроля за шлакованием поверхности нагрева А с. № 1802258 СССР, 1993 -Бюл №10

55 Заворин А С Способ определения плавкости зольг А с № 1807361 СССР, 1993 -Бюл №13

56. Заворин А С , Жемчугов А Н , Курганов А К и др Система подачи высококонцентрированной угольной пыли в топку: Свид № 17803 РФ, 2001 -Бюл №12

Подписано к печати 03 09 2007 Формат 60x84/16 Бумага «сСнегурочка»

Печать RISO Услпечл 2,1 Уч-издл 1,89 _Заказ 718 Тираж ЮОэкз_

Томский политехнический университет Система менеджмента качества IS09001 Томского политехнического университета сертифицирована ||ЩШШ'» NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001 2000

015

измтельствоЭ'тпу 634050, г Томск, пр Ленина, 30

Принятые сокращения и условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Современные представления об основных свойствах минеральной части канско-ачинских углей, влияющих на работу котлов и технологию сжигания.

1.1. Теплотехнические параметры минеральной части углей.

1.2. Проблемы сжигания углей и тенденции их решения при конструировании и эксплуатации котлов.

1.3. Физика процессов образования натрубных отложений.

1.4. Численное моделирование теплофизических процессов при сжигании углей с учетом физико-химических превращений минеральной части.

1.5. Состав исходной минеральной части углей.

1.6. Обоснование задач исследований.

Глава 2. Физико-химические особенности формирования минералогического состава неорганической части углей.

2.1. Методика исследований.

2.2. Распределение минеральной части по плотности.

2.3. Минералогический состав внешней составляющей неорганической части.

2.4. Группы глинистых минералов.

2.5. Минеральные соединения внутренней зольности.

2.6. Формы соединений железа.

2.7. Влияние породных примесей на состав золы угля открытой добычи.

2.8. Количественная оценка макрокомпонентов минеральной части.

Энергетическое освоение канско-ачинских углей (КАУ) на протяжении нескольких десятилетий остается в ряду наиболее актуальных проблем топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны. Прежде всего это определяется уникальностью угольного бассейна, заключающейся в сочетании колоссальных запасов, удобного географического положения угленосных площадей, благоприятных горно-геологических условий залегания и строения угольных пластов, кондиционных свойств угля, в том числе с учетом потенциальных выбросов в окружающую среду, что создает предпосылки получения одного из самых дешевых натуральных топлив.

Энергетическая стратегия России на период до 2020 года отводит Кан-ско-Ачинскому бассейну (КАБ) наряду с Кузбассом статус федерального значения в обеспечении энергетической безопасности и социально-экономического развития страны и ее регионов [1]. При всех сценариях реформирования и модернизации ТЭК роль КАБ будет возрастать. Благодаря созданному ранее мощному заделу в развитие угольных разрезов сохраняется важное для современных условий и ближайшей перспективы преимущество использования КАУ - самые низкие эксплуатационные затраты на добычу и возможность поставки угля стабильного качества в достаточных объемах [2].

Угли большинства месторождений КАБ относятся к бурым гумусовым углям марок Б1, Б2 и БЗ. Влажность углей изменяется по угленосным площадям от = 24% для Большесырского месторождения до Wr = 44% для Бого-тольского месторождения [3]. При длительном пребывании на воздухе угли быстро теряют влагу, куски топлива самопроизвольно растрескиваются и рассыпаются в мелкую пыль. Большая влажность обуславливает также склонность углей к смерзанию при перевозке на большие расстояния в зимнее время.

По средним показателям угли бассейна являются малозольными: средняя зольность сухой массы находится в пределах Аа = 7. 12% [3]. Вместе с тем на каждом месторождении имеются участки, где зольность угля значительно отличается от средней величины [4-11].

Механическая прочность КАУ характеризуется диапазоном значений коэффициента размолоспособности Кло от 1,1 (Болылесырское месторождение) до 1,4 (Барандатское и Боготольское месторождения). Элементный состав горючей массы по месторождениям мало отличается и в целом благоприятен для энергетического сжигания углей. Выход летучих веществ для сухого беззольного состояния составляет 44.48%, а теплота сгорания в калориметрической бомбе Qg = 27.30 МДж/кг [3]. В соответствии со значительными расхождениями по влажности низшая теплота сгорания КАУ находится в пределах Q[ = 11,81. .19,05 МДж/кг.

Большой выход летучих веществ в сочетании с их высокой теплотой сгорания (Q[ лет > 20 МДж/кг) позволяет относить КАУ к числу наиболее реакционно-активных натуральных твердых топлив. С одной стороны, это обеспечивает легкое воспламенение и выгорание угля в топках котлов при применении достаточно простых горелочных устройств и аэродинамических схем, не требуя особо тонкого измельчения перед сжиганием, что выгодно отличает КАУ от многих твердых топлив. С другой стороны, высокая реакционная способность является причиной склонности КАУ к самовозгоранию при хранении на угольных складах и определяет высокую взрывоопасность угольной пыли, что увеличивает эксплуатационные затраты и снижает надежность работы систем пылеприготовления.

Главным отличием состава золы КАУ от многих других бурых углей России является очень высокое содержание основных оксидов, прежде всего СаО, которое может достигать более 60% в углях с наименьшей зольностью [6, 11]. Для состава золы КАУ характерной особенностью является также его зависимость от величины зольности угля, выражающаяся в убывании содержания основных и возрастании кислотных оксидов по мере увеличения зольности. Такая закономерность изменения состава объясняется принадлежностью основных и кислотных оксидов золы к разным по происхождению минералогическим составляющим, из которых складывается золообразующая часть топлива [12].

В соответствии с такими особенностями состава золы находится и изменение характеристик ее плавкости: от чрезвычайно тугоплавкой до легкоплавкой. Это объясняется тем, что при изменении соотношения основных и кислотных компонентов во всем встречающемся диапазоне зольности КАУ одни и те же оксиды могут определять тугоплавкость золы (при высоком содержании) или играть роль «плавня» [8].

Своеобразия состава и свойств золы проявились в серьезнейших затруднениях в практике использования КАУ в энергетике, прежде всего в шлаковании, а также интенсивно прогрессирующих и трудноудаляемых загрязнениях тепловоспринимающих поверхностей паровых котлов. Инициированная этим эволюция котельно-топочного оборудования тепловых электростанций (ТЭС) проходила в противоречиях, которые в целом объясняются изначальным отставанием развития научного обеспечения. Сформировавшаяся в связи с этим потребность в целенаправленном изучении свойств минеральной части (МЧ) КАУ, несмотря на несомненные успехи, в отдельных направлениях не исчерпана до сих пор. Тем самым многократно подтверждена справедливость мнения [12, 13] о том, что решение проблемы загрязнения поверхностей нагрева при сжигании углей КАБ требует всестороннего изучения исходного минералогического состава и процессов физико-химических превращений при горении, поскольку это повысит достоверность результатов прогнозирования трансформации МЧ в топочном процессе.

Изменения экономической ситуации и условий ценообразования создали в энергетике тенденции усиления напряженности топливного баланса и регионального дефицита энергетических мощностей, что также обостряет необходимость изучения основных закономерностей влияния МЧ на работу оборудования ТЭС при освоении КАУ как замещающего топлива.

По совокупности свойств натуральные КАУ оказываются экономически непригодными для массовой перевозки на большие расстояния. А местное использование их для традиционной технологии энергетического производства существенно осложнено проявлениями специфических свойств практически на всей «технологической цепочке»: от складирования и топливо-приготовления до газоочистки и золоудаления.

По этим причинам актуальным является получение из КАУ различных, так называемых «облагороженных» твердых топлив, обладающих повышенной теплотой сгорания и создающих вследствие этого технико-экономические основания для улучшения их транспортабельности [14, 15]. К числу вариантов расширения подобным образом сферы энергетического использования КАУ относятся способы термической переработки в энергетических установках с получением полукокса по схеме ЭНИН [14], термоугля по схеме ИГИ, автоклавированного угля, сушонки, брикетов и гранул [15]. Учитывая многообразие механизмов влияния золы на работу топливосжигающих установок, исследования физико-химических процессов и свойств минеральных компонентов для продуктов переработки КАУ с учетом термических воздействий выдвигаются в ряд необходимых элементов обеспечения условий их энергетического использования.

Изложенные выше основания необходимости изучения преобразований минеральных компонентов в различных технологических процессах использования КАУ усиливаются выходом на передний план проблемы улучшения экологических характеристик энергетических объектов [16]. В число приоритетных для использования КАУ концепций по направлению «Экологически чистая тепловая электростанция», разрабатываемому в составе государственной научно-технической программы «Экологически чистая энергетика», входят проекты, предполагающие внутрицикловую термическую обработку угля [17]. В частности, к ним относятся: парогазовые установки с внутрицикловой газификацией под давлением, а также с частичной газификацией в результате пиролиза; паротурбинные установки с предварительным подогревом угольной пыли до температуры более 500 °С. Разрабатываются технологии топли-восжигания с привнесением в состав котельных установок глубокого термохимического воздействия на топливо в стадии подготовки, которое может изменять физико-химическое и даже агрегатное состояние минеральной части [18-21].

Кроме того, следует отметить, что непременным условием реализации каждой технической концепции по направлению «Экологически чистая тепловая электростанция» является обеспечение утилизации отходов производства ТЭС, в том числе разработка и внедрение технологий эффективного извлечения из золы и шлаков ценных компонентов. В связи с этим очевидно, что исследования преобразований МЧ КАУ в различных условиях сжигания и термической обработки надо рассматривать как необходимый элемент развития направления экологически чистой ТЭС.

Таким образом можно выделять, как минимум, две крупные проблемы современного освоения КАУ для энергетических целей с учетом свойств МЧ. Во-первых, сформировалась потребность в выделении комплекса теплофизи-ческих процессов при физико-химических превращениях МЧ как физической основы совершенствования технологий энергетического использования КАУ. Во-вторых, требуется разработка экспериментально обоснованной прогностической модели теплофизических процессов в МЧ углей применительно к технологиям теплотехничекого сжигания. Данные аспекты проблемы являются целеполагающими для настоящей работы.

Цель работы в связи с этим определена как разработка физических основ превращений минеральной части КАУ в топливном и газовом трактах установок топливосжигания на основе экспериментального исследования теплофизических процессов и обоснование направлений их применения для совершенствования технологий теплотехнического использования углей.

В соответствии с этим на защиту выносятся следующие основные положения, совокупность которых составляет новое решение актуальной проблемы разработки теплотехнических основ энергетического использования КАУ с учетом свойств МЧ:

- результаты экспериментальных исследований физико-химических превращений компонентов МЧ при термической подготовке и сжигании угля, в том числе полученные в натурных условиях котельных агрегатов с различными технологическими принципами организации топочного процесса;

- результаты экспериментальных исследований преобразования и теп-лофизических свойств натрубных отложений на поверхностях нагрева паровых котлов;

- экспериментальное обоснование роли факторов технологии сжигания, определяющих термофизические свойства минеральных продуктов сжигания углей;

- физическая модель физико-химических превращений МЧ в технологиях сжигания угля;

- обобщение полученных на единой методической основе данных о количественной оценке компонентов МЧ;

- методика и результаты экспериментального исследования плавления золы и ее расплавов, в том числе основные закономерности образования вспененного шлака;

- принципы технических решений, воздействующих на процессы с участием МЧ в технологиях сжигания угля.

Научная новизна результатов, изложенных в диссертации, заключается в следующем:

- разработана методика экспериментального исследования физико-химических превращений минеральной части углей в условиях сжигания;

- получены и обобщены на единой методической основе экспериментальные данные о количественной оценке компонентных групп минеральной части, их свойствах на стадиях преобразования применительно к технологиям энергетического использования углей;

- впервые получены экспериментальные данные о выходе и составе фаз при плавлении золы для широкого диапазона зольности канско-ачинских углей, а также характеристики термофизических свойств расплавов золы и шлака, особенностей шлакообразования;

- впервые установлены в натурных условиях эксплуатации паровых котлов закономерности динамики преобразования золовых отложений на конвективных поверхностях нагрева;

- впервые получены численные значения теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений в зависимости от их разновидности и определяющих процессов упрочнения;

- предложена физическая модель формирования минеральных продуктов при различных технологических вариантах сжигания углей;

- показана эффективность использования полученных результатов исследования для численного моделирования процессов первичного взаимодействия компонентов минеральной части угля в условиях факельного сжигания;

- предложены на уровне изобретений технические решения по совершенствованию технологий использования канско-ачинских углей в теплоэнергетике, реализующие научные результаты исследований.

Практическая ценность выполненных исследований состоит в том, что:

- полученные результаты создают объективные предпосылки для проектирования котлов и котельного оборудования в части выработки принципиальных технических и технологических решений по режимам и компоновочным схемам;

- разработанные и широко апробированные методики исследований расширяют арсенал средств для прогнозирования свойств минеральных продуктов применительно к различным технологиям топливосжигания;

- в эксплуатационных условиях результаты, соотнесенные с зольностью угля, позволяют обосновывать ограничения по качественным характеристикам топлива и улучшить их упреждающий контроль в зависимости от состава оборудования, регламентировать эксплуатационные режимы вплоть до использования средств очистки поверхностей нагрева и целенаправленного воздействия на состав шлака;

- технические решения по предгорелочной подготовке углей с учетом свойств минеральной части позволяют совершенствовать технологии сжигания с уменьшенными вредными выбросами.

Результаты исследований и выработанные на их основе рекомендации, методики, технические решения использованы:

- ОАО «Томскэнерго» для планирования развития топливно-энергетического баланса, в том числе для обоснования вариантов замещения природного газа твердым топливом, в частности, для теплотехнической оценки ранее неизученного угля Таловского месторождения Томской области, освоение которого позволяет повысить региональную энергетическую безопасность и содействовать развитию новых для региона отраслей промышленности;

- ОАО «Омская электрогенерирующая компания» для выбора вариантов реконструкции котлов применительно к переводу с экибастузского угля на ирша-бородинский;

- ОАО «Иркутскэнерго» (в том числе Иркутской ТЭЦ-6, НовоИркутской ТЭЦ, Усть-Илимской ТЭЦ) для организации контроля качества поставляемого на сжигание угля, регулирования шлакоулавливания, присадки сорбентов в дымовые газы, реконструкции системы транспортирования пыли высокой концентрации, выработки регламента очистки конвективных поверхностей нагрева;

- ТЭЦ ПО «Юрмаш» для определения зон шлакования топочных экранов, степени шлакоулавливания в топке и оценки эффективности оборудования газоочистки при проектировании реконструкции котлов;

- конструкторскими подразделениями (ОАО «Бийский котельный завод», Барнаульский филиал ЗАО «СибКОТЭС») в качестве исходных данных для проектных разработок котельного оборудования на бурых углях;

- в учебных дисциплинах для специальности 140502 «Котло- и реак-торостроение» в Томском политехническом университете.

По направлению диссертационной работы автором подготовлено 140 публикаций, из которых основными являются 56, в том числе 3 монографии, 27 статей в рецензируемых периодических изданиях, 14 описаний изобретений.

Изложенные в диссертации результаты были апробированы на: Всесоюзной научно-технической конференции «Расширение добычи и использование канско-ачинских углей» (Красноярск, 1972 г.); Всесоюзном и краевых научно-технических совещаниях по вопросам сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах (Красноярск, 1973, 1978, 1985 г.г.); II, III, IV Всесоюзных научно-технических конференциях «Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов» (Таллин, 1974, 1980, 1986 г.г.); городской и региональной научно-технических конференциях по оптимизации процессов работы теплоэнергетических установок и систем (Томск, 1975, 1977 г.г.); заседаниях котельно-топочной секции НТС НПО ЦКТИ (Ленинград, 1975-1978, 1982 г.г.); конференциях по проблемам развития Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (Красноярск, 1976, 1981 г.г.); II Всесоюзном научно-техническом совещании по вопросам проектирования и эксплуатации мощных парогенераторов на экибастузких углях (Алма-Ата, 1976 г.); научном семинаре комиссии по парогенераторострое-нию Минвуза СССР (Томск, 1977 г.); заседаниях секций научного совета

ГКНТ СССР, в том числе совместных с секциями научных советов АН СССР, СО АН СССР (Москва, 1977 г.; Барнаул, 1983 г.; Красноярск, 1983 г.; Томск, 1984 г.; Подольск, 1984 г.); республиканском семинаре по надежности и экономичности работы котлов СКД мощных энергоблоков (Киев, 1981 г.); Всесоюзном совещании по комплексному изучению ресурсов твердых горючих ископаемых Южно-Сибирского региона и их использованию в народном хозяйстве» (Новокузнецк, 1983 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Комплексное использование природных ресурсов» (Томск, 1984 г.); V Всесоюзной и VI Всероссийской конференциях «Горение органического топлива» (Новосибирск, 1985, 2006 г.г.); Всесоюзной конференции «Развитие производительных сил Сибири и задачи ускорения научно-технического прогресса» (Кемерово, 1985 г.); VIII, IX Всесоюзных симпозиумах по горению и взрыву (Смоленск, 1986 г., Ташкент, 1989 г.); VIII Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 1988 г.); V Всесоюзном совещании по химии и технологии твердого топлива (Москва, 1988 г.); Республиканских конференциях по влиянию минеральной части энергетических топлив на условия работы паровых котлов (Батуми, 1988, 1989 г.г); Всесоюзной конференции по переработке и использованию твердых топлив (Донецк, 1989 г.); Всесоюзном совещании «Комплексное использование зол углей СССР в народном хозяйстве» (Иркутск, 1989 г.); I и II Всесоюзных конференциях «Теплообмен в парогенераторах» (Новосибирск, 1988, 1990 г.г.); І, II и IV научно-практических конференциях «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов» (Челябинск, 1992, 1996, 2007 г.г.), І, II, III международных конференциях «Сопряженные задачи механики и экологии» (Томск, 1994, 1996, 1998 г.г.); І, II, III, IV семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Новосибирск, 1999 г., Томск, 2001 г., Барнаул, 2003 г., Владивосток, 2005 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях» (Красноярск, 2000 г.).

Структура работы. Работа состоит из введения, семи глав, заключения, перечня использованной литературы и приложений.

Во введении обоснованы актуальность темы и целеполагающие установки, приводится общая характеристика работы.

В первой главе представлен анализ современного состояния проблемы, изученности основных свойств МЧ КАУ в связи с их влиянием на теплофи-зические процессы в техологиях энергетического сжигания. В свете поставленной цели исследований сформулированы их задачи.

Следующие три главы содержат результаты экспериментальных исследований основных закономерностей формирования и физико-химических превращений МЧ КАУ для широкого диапазона зольности как одного из основных теплотехнических параметров топлива.

Во второй главе приведены описания методик и результаты экспериментального исследования исходного состава МЧ на уровне качественных и количественных оценок по группам основных минералогическим форм.

В третьей главе изложены основные результаты исследования процесса плавления золы, содержащие новые данные по количеству и составу продуктов плавления, связи свойств расплава с составом золы, изменениям свойств под влиянием породных примесей, попадающих в топливо при масштабной промышленной добыче.

В четвертой главе приведены результаты исследования взаимодействия компонентов МЧ при разных термофизических условиях, в комплексе с физико-химическими исследованиями и термодинамическими расчетами, в том числе применительно к пиролитической обработке угля.

Содержание пятой и шестой глав объединяет исследования процессов трансформации МЧ в натурных условиях сжигания углей в паровых котлах ТЭС.

Пятая глава посвящена исследованию влияния факторов топочного процесса на свойства образующейся золы, анализу разновидностей натруб-ных отложений на поверхностях нагрева топок с различной аэродинамикой факела в зависимости от специфики состава, изучению свойств вспененного шлака.

В шестой главе приведены результаты экспериментального исследования развития золовых отложений на конвективных поверхностях нагрева паровых котлов, полученные по методу последовательно-совмещенных контрольных участков, результаты исследования теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений различного состава.

Седьмая глава обобщает главные положения предыдущих, дополняет их расчетными исследованиями и имитационным моделированием отдельных термофизических условий, и на этой базе обосновывает возможности совершенствования технологии сжигания КАУ, включающие комплекс технических решений, методологические подходы и концепции.

В заключении дан обобщающий анализ основных результатов и главные выводы по работе. Приложения содержат сводные таблицы данных, материалы по использованию результатов работы.

Приведенные в диссертационной работе результаты получены главным образом при выполнении исследований в соответствии с координационными планами ряда комплексных научно-технических программ, ориентированных на проблемы ТЭК, по которым кафедра парогенераторостроения и парогене-раторных установок Томского политехнического университета была привлечена в качестве исполнителя, а автор являлся руководителем и непосредственным участником («Сибирь», задание 6.2.2.1.1; «Теплофизика и теплоэнергетика», задание 12.3.5.1; «Исследование и освоение сжигания канско-ачинских углей на электростанциях КАТЭКа», ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)». Тема диссертации соответствует основным направлениям научной деятельности Томского политехнического университета (направление «Разработка методов и средств повышения надежности и эффективности эксплуатации энергетических объектов») и находится в сфере приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ («Энергетика и энергосбережение»).

7.6. Основные выводы

1. Физические основы формирования минеральных продуктов при теплотехническом использовании КАУ имеют специфику своего проявления, обусловленную совокупностью факторов технологии топливосжигания. По итогам проведенных исследований их влияния на превращения МЧ выделены диапазоны температурного уровня сжигания, различающиеся своеобразием состава и свойств образующихся продуктов: 900.1000 °С, 1000.1250 °С, 1250. 1450 °С, 1450. 1650 °С. Применительно к этим диапазонам предложена принципиальная физическая модель трансформации МЧ, которая может использоваться в качестве базы для развития теоретических представлений о теплофизических процессах и их исследований, а также для практики совершенствования технологий сжигания углей с учетом свойств минеральной части.

2. Рассмотрение физических явлений, ограничивающих использование технологий сжигания КАУ с расплавленным состоянием шлаков, анализ механизма образования вспененного шлака и условий его дегазации, расчетные оценки предельных состояний для эвакуации расплавленного шлака при сепарации в него породных включений показали, что применение принципа изменения соотношения Si02/Ca0 в шлаке является эффективным методом управления процессами в топливосжигающих агрегатах.

3. Апробированы оригинальные пакеты прикладных программ CHAIF и FIRE 3D в задачах численного моделирования первичных взаимодействий минеральной части КАУ с конструктивными элементами топок. В составе программного продукта FIRE 3D разработана модель учета образования и движения шлаковой пленки, использующая аналитическое решение Маршака.

4. Показаны варианты применения базовых данных о минеральной части угля для моделирования введения флюсующих присадок в шлак, для ввода сорбентных присадок в унос из топки, для оценки коэффициента шла-коулавливания и для прогнозирования локальных зон шлакования топочных экранов. Путем вариативных компьютерных расчетов исследованы эксплуатационные возможности котла БКЗ-220-100 ЖШ ТЭЦ Юргинского машиностроительного завода для повышения надежности и экономичности работы. Показана эффективность использования численного моделирования топочных процессов с учетом МЧ угля для выработки предпроектных решений о переводе котла БКЗ-420-140 Омской ТЭЦ-4 на замещающее топливо. Результаты переданы для практического использования.

5. Выполнены экспериментальные исследования, результаты которых позволяют рассматривать предварительную термическую обработку КАУ как стадию подготовки к сжиганию, которая предпочтительна по условиям преобразования МЧ и свойствам образующейся от сжигания золы. При стендовых сжиганиях полукокса установлено снижение темпа роста золовых отложений на зондах-имитаторах в 1,6. 1,8 раза, образцы уноса от сжигания полукокса развивают прочность при спекании и сульфатизации в слое в 2.3 раза меньше по сравнению с натуральным углем. Эти характеристики позволяют не относить натрубные отложения при сжигании полукокса к прочносвязанным и эффективно применять умеренные средства очистки поверхностей нагрева.

6. Предложены направления улучшения свойств минеральных продуктов сжигания КАУ, основанные на применении предтопочной или предварительной термической подготовки в технологиях сжигания. Одно из них состоит в существенном уменьшении доли минеральных компонентов угля в составе остаточных органо-минеральных соединений продуктов термоподготовки. Другое направление заключается в минимизации содержания железистых соединений, приобретающих свойства магнетиков в процессе термической подготовки, за счет их сепарации в системе подготовки топлива. Для наиболее полной реализации этих направлений рекомендовано вести термическую подготовку в режиме высокотемпературного пиролиза-до 750 °С.

7. По всем направлениям совершенствования технологий топливос-жигания за счет воздействия на процессы с участием МЧ, обоснованным с использованием результатов выполненных автором исследований, предложены технические решения, из которых 14 зарегистрированы как изобретения. Часть из них используется на практике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе в соответствии с поставленными задачами выполнен комплекс экспериментальных исследований, нацеленных на получение новых данных о составе и физико-химических превращениях макрокомпонентов минеральной части канско-ачинских углей под влиянием температуры и других технологических факторов, о параметрах теплофизических процессов, характерных для традиционных и перспективных технологий топли-восжигания в теплоэнергетике.

Разработаны и апробированы методические положения для применения широкого круга экспериментальных методов к задаче комплексного исследования исходного состава минеральной части бурых углей. Примененный для исследования КАУ комплекс методов представляет собой сочетание физического фракционирования (седиментация угольной пыли в жидкостях различной плотности) и химического фракционирования (последовательное избирательное растворение минеральных составляющих), сопровождаемое химическими анализами (силикатный, эмиссионный и др.) и инструментальными исследованиями физическими методами (рентгенофазовый анализ, деривато-графия, инфракрасная спектрометрия, оптическая микроскопия с использованием качественных реакций). Основные фрагменты данной методики были применены также для исследования минеральной части бурого угля Талов-ского месторождения Томской области и позволили получить результаты, важные для практики их энергетического использования.

Согласно использованной методике для нескольких укрупненных групп минеральных соединений получены и обобщены во всем диапазоне зольности КАУ количественные оценки макрокомпонентов минеральной части применительно к оксидной форме: оксида кремния - в виде свободной кремнекислоты (кварц), в составе глинистых минералов и незначительно в виде адсорбционных комплексов с органическим веществом; оксидов кальция и магния - преимущественно в составе гетерополяр-ных солей гуминовой кислотой, а также в составе комплексных солей и карбонатов, менее всего в составе глинистых силикатов; оксида алюминия - в составе глинистых минералов, в виде органо-минеральных комплексных солей и незначительно в составе гуматов; оксида железа - в составе органо-минеральных комплексных солей, дисульфидов, карбонатов и окисных форм, включая адсорбционные (гидрооксиды).

При этом минералогический состав внешней составляющей минеральной части сложен из дисульфидов, кварца и каолинита, к которым примешаны сидерит, кальцит, глинистые минералы типа монтмориллонита и гидрослюд. Среди минеральных соединений, относящихся к внутренней составляющей минеральной части, преобладают гетерополярные соли с ионной формой связи металла с органическим веществом.

Разработана и апробирована оригинальная методика исследования плавления золы как поликомпонентной минеральной смеси, состоящей из фракций с разными температурами плавления, которая позволяет определить количество и состав образующихся при плавлении фаз. На основе анализа результатов исследования по данной методике предложен новый способ определения характеристик плавкости золы, который повышает достоверность результатов установления интервала плавления и тем самым надежность исходных данных для выбора температуры по газовому тракту в опорных точках тепловой схемы топливосжигающих устройств.

На основании классифицированных экспериментальных данных по измерению вязкости расплавов золы и шлака, полученных на ротационном вискозиметре с коаксиальными цилиндрами, предложен новый расчетно-графический способ определения вязкостно-температурных характеристик расплавов по их макрокомпонентному составу. Использование этого способа для материалов, соответствующих по составу минеральной части канско-ачинских углей, позволяет существенно сократить объем трудоемких экспериментов. В настоящей работе способ применен для постадийной характеристики выплавлений, масса которых оказалась недостаточной для проведения опытов, а также для расчетов отдельных параметров шлакообразования применительно к реальным топкам котлов.

По результатам исследований разработаны диаграммы количественного выхода фаз при плавлении в широком диапазоне температур для золы угля с различной зольностью. Согласно диаграммам процесс фазообразования состоит из нескольких стадий. Фракционное плавление, с которого начинается выход жидкой фазы, является свойством золы угля, общая зольность которого лишь незначительно превышает свою внутреннюю составляющую.

Выплавления, образующиеся на этой стадии процесса, состоят в основном из соединений железа, серы, натрия, калия и алюминия и обладают низкой вязкостью. Свойства расплава существенно изменяются по мере повышения температуры его образования за счет увеличения содержания оксидов кальция, магния, кремния: возрастает вязкость и температура затвердевания. В результате таких изменений расплав, получаемый при температурах более

1400 °С, затвердевает при охлаждении с образованием устойчивых силикатных соединений. Нерасплавившаяся часть золы по мере выхода жидкой фазы с развитием процесса плавления также обнаруживает эту тенденцию.

Установленные особенности фракционного плавления золы позволяют констатировать ряд положений, имеющих важное значение для технологии сжигания углей: а) по своим свойствам низкотемпературные выплавления являются существенным фактором усиления загрязняющей способности несущих их зо-ловых частиц относительно поверхностей нагрева; б) поскольку эти выплавления обусловлены компонентами минеральной части, которые наиболее прочно связаны с органикой, то независимо от зольности исходного угля тонкий помол угольной пыли увеличивает совокупность частиц, являющихся носителями низкотемпературной жидкой фазы; в) поскольку летучая зола (унос) при факельном сжигании формируется преимущественно из легких частиц, с учетом вышеотмеченных положений тонкий помол при такой технологии сжигания способствует усилению загрязняющей способности летучей золы относительно поверхностей нагрева; г) в противоположность этому угрубленный помол с равномерностью фракционного состава угольной пыли, обеспечивающий наличие механических включений в частицах, за счет действия компонентов внешней зольности приводит к связыванию низкотемпературных выплавлений и переводу процессов плавления в узкий температурный диапазон; д) подобный эффект выравнивания состава продуктов плавления золы достигается также при нагреве до температуры не менее 1400 °С или за счет предварительного отделения из угля железосодержащих компонентов минеральной части.

Специальными исследованиями влияния минерального балласта, вовлекаемого в товарный уголь при добыче, на плавкость золы установлено, что разнообразие состава примешиваемых пород приводит к очень большим разбросам значений температур плавления даже при одинаковой зольности угля. Учитывая, что зольность угля является одним из основных технологических параметров, контролируемых при управлении технологическими процессами сжигания, необходимо ограничивать величину балласта при добыче в пределах 2,5% от товарной массы в сухом состоянии.

Особенности формирования состава минеральной части углей и их проявления при плавлении предопределили специфику исследования физико-химических превращений под действием температуры применительно к условиям перспективных технологий сжигания. Эти условия определяют возможности контактирования отдельных соединений в составе частиц, зо-ловых или шлаковых образований, восстановительную среду на начальной стадии преобразований, наличие зон с различным составом газовой среды.

Установлено, что компоненты минеральной части, относящиеся к внутренней зольности, в том числе связанные с органикой, в ходе термических превращений в восстановительной среде преобразуются в тонкодисперсные, активно взаимодействующие соединения с низкими температурами плавления. В частности, железо-органические комплексы минеральной части при нагреве без доступа кислорода переходят в стадию промежуточных продуктов, состоящих из сульфидов, низших оксидов и элементного железа. Все они являются компонентами легкоплавкой составляющей золы. Другие макрокомпоненты внутренней зольности (кальций, магний, алюминий), находящиеся в смеси с продуктами преобразования железо-органических соединений, оказывают на них восстановительное действие.

Применительно к преобразованию железосодержащих минералов, относящихся к внешней зольности, для условий топочной среды показан новый механизм регенерации дисульфидов железа из промежуточных продуктов преобразования пирита. Физическая модель этого процесса базируется на термодинамически обусловленных реакциях преобразования в среде продуктов сгорания с высоким содержанием химического недожога.

Показанная схема преобразований компонентов минеральной части, ведущих к появлению легкоплавких смесей в локальных областях топочного объема, может выступать фактором усиления загрязняющей способности золы относительно поверхностей нагрева. При традиционных технологиях сжигания в пылеугольном факеле предотвращение таких зон является задачей, трудной для конструкторского воплощения.

Технология сжигания с пиролитической обработкой угля изменяет минералогический состав угольной пыли за счет увеличения выхода силикатных и железистых соединений, включая сульфидные формы. Иными словами, варианты технологий сжигания с предварительной термоподготовкой угля позволяют выводить важные для загрязняющего потенциала золы преобразования в предтопочную стадию. При этом повышение температуры пиролитической обработки от 500 до 750 °С усиливает эту тенденцию.

На основе комплекса экспериментальных, расчетных и аналитических результатов исследования преобразований минеральных компонентов угольных частиц и свойств образующейся золы выработана классификационная схема технологических условий процессов пылеугольного сжигания. Классификационными признаками начальных превращений, которые зависят от степени измельчения угля, являются: состав минеральной части, тип сочетания органической и минеральной составляющих, характер выгорания летучих веществ. Аналитическим решением при этом установлено, что в обширной области температур ведения топочного процесса микрофакельная схема выгорания летучих, когда преобладающая их часть выгорает на стехиомет-рической сфероидной поверхности, охватывает наиболее крупные частицы угольной пыли с размером более 150 мкм. На стадии выгорания коксового остатка угольных частиц, завершающей превращения минеральной составляющей при горении, в качестве основных классификационных признаков выделены диапазон температур сжигания и состав газовой атмосферы. Показано, что для формирования свойств золы характерными температурными диапазонами являются: < 1000 °С, 1000. 1200 °С, 1200. 1400 °С,> 1400 °С.

На котлах с различной организацией топочного процесса в эксплуатационных и опытных сжиганиях КАУ выявлены режимные условия, от которых зависят термические преобразования минеральной части. Предложены показатели оценки завершенности преобразований для реакционно-активных компонентов золы - по степени связывания оксида кальция, по окисленности железа, по сульфатизации летучей золы, по выносу щелочных соединений. Показана связь этих показателей с условиями сжигания, в частности, с уровнем температуры в зоне активного горения, отклонением траектории факела от прямолинейно-подъемного, неравномерностью полей температур, скорости, концентрации частиц и газового состава. Данная корреляция является методической основой для выработки способа оценки эффективности технологии топливосжигания с точки зрения свойств образующейся золы.

Установлена единая для топок с жидким шлакоудалением закономерность изменения состава шлака в зависимости от степени измельчения подаваемой в топку угольной пыли, охарактеризованной по остатку на сите Над. На этой основе для оценки изменения свойств шлака под влиянием сепарирующихся частиц предложена формула, связывающая температуру жидко-плавкого состояния с Я90.

Получены новые данные об особенностях плавающего гранулята, который чаще всего образуется при сжигании углей в открытых топках с жидким шлакоудалением и прямоточным факелом. Показано, что он относится к типичным шлакам кислого состава с низкими температурами плавления и является результатом вспенивания шлакового расплава в процессе газовыделения при шлакообразовании. Экспериментально установлена зависимость предложенных параметров вспенивания от состава и температуры шлака, а также область значений параметра состава 8Ю2/СаО от 1,2 до 3,5, которая является критичной для эвакуации шлака. С учетом сепарации внешних составляющих минеральной части установлено, что при сжигании угля типа назаров-ского в открытой топке с прямоточным факелом применение технологии с жидким шлакоудалением ограничено зольностью Аё = 12% из-за затруднений с эвакуацией вспененного шлака.

Для проведения натурных экспериментов на поверхностях нагрева котлов разработан метод последовательно-совмещенных контрольных участков, который позволяет получить пробы отложений в большем количестве, чем это ограничено числом остановов котла за период исследования, и тем самым расширяет информативность опытных данных о промежуточных стадиях развития отложений и о динамике этого процесса в целом. С использованием этого метода исследовано образование отложений на топочных экранах и конвективных элементах котлов с принципами топливосжигания, различающимися по температурным и аэродинамическим условиям воздействия на свойства золы.

Установлено, что общий уровень загрязнения экранов в большей мере связан с интегральными и балансовыми характеристиками топочной среды, тогда как специфика натрубных отложений определяется локальными условиями и свойствами. Так, в топках с тангенциально закрученным факелом эта специфика существенно различается в зависимости от температурных условий в зоне активного горения. При твердом шлакоудалении - связанно-шлаковые отложения с высоким содержанием железа на экранных трубах горелочного пояса, образующиеся за счет сепарации из факела продуктов неполного окисления железосодержащих компонентов, вначале дисульфидов железа, а затем железоорганических соединений минеральной части угля. При жидком шлакоудалении подобные отложения формируются более локально - на гладкот-рубных экранах вблизи сбросных горелок, откуда поступает минеральный балласт с отработанным сушильным агентом системы пылеприготовления.

В топках с горизонтальным вихревым факелом состояние загрязнения экранов весьма зависит от степени сепарации в шлак частиц с высокой плотностью. При этом в топках с жидким шлакоудалением определяющим процессом загрязнения экранов является шлакование как следствие изменения эксплуатационных режимов, как правило, при повышенных нагрузках. В топках с твердым шлакоудалением, особенно в безмельничном варианте, агломерационная основа процесса формирования связанно-шлаковых отложений подавляется действием запыленного потока в пристенной зоне.

Изучение механизма самоочистки от отложений радиационных поверхностей нагрева, наблюдаемого при сжигании угля с повышенным содержанием кальция (по типу березовского угля), показало, что в составе такого рода отложений преобладает двухкальциевый силикат (2СаО ■ БЮг). Обратимые температурные превращения его модификации, возникающие при остановке котла или другом охлаждающем воздействии, приводят к увеличению объема кристаллической решетки и возникновению вследствие этого механических напряжений в массиве плотных вторичных отложений.

Исследованиями трансформирования во времени отложений на паро-перегревательных трубах котлов выявлены как общие закономерности преобразования их состава, так и различия, обусловленные составом минеральной части угля и условиями топочного процесса. Общие закономерности при различных технологиях сжигания отмечены для носителей кремния, алюминия, магния, которые наиболее инертны в процессах упрочнения. Напротив, для носителей кальция, серы, железа, которые влияют на связывание в слое отложений, характерна зависимость от конкретных условий сжигания. Наряду с этим очевидно, что в случае высокой степени отделения железосодержащих компонентов минеральной части при сжигании угля от летучей золы можно ограничивать развитие золового загрязнения в конвективном пароперегревателе стадией первичных стабилизированных отложений.

Золовые отложения на низкотемпературных поверхностях нагрева, несмотря на различия характеристик угля и условий сжигания, имеют одинаковые тенденции преобразования состава, в основном за счет сульфатизации. Это сходство объясняется близкими температурными условиями, в частности, при унифицированных компоновочных схемах и параметрах среды. Однако развитие отложений на входе в опускной газоход снижает надежность и экономичность работы всех поверхностей нагрева конвективной шахты, так как отслаивающиеся и обрушивающиеся фрагменты отложений затрудняют действие средств очистки и препятствуют проходу дымовых газов.

Получены новые экспериментальные данные и обобщающие зависимости по теплопроводности и теплоемкости натрубных отложений, охватывающие все их классифицированные разновидности, образующиеся при сжигании КАУ в котлах разного типа. Впервые разновидности отложений с учетом преобладающего процесса их образования охарактеризованы по величине коэффициента теплопроводности. Для экспрессной оценки теплопроводности сульфатизируемых отложений предложено использовать в качестве определяющего параметра величину содержания серного ангидрида. Совместно с данными о динамике изменения состава полученные закономерности взаимосвязи теплофизических свойств и состава отложений позволяют не только более достоверно решать задачи моделирования процесса загрязнения поверхности нагрева, но и регламентировать использование штатных средств очистки при эксплуатации котлов.

Обобщение результатов проведенных исследований позволило выделить физические основы формирования минеральных продуктов и его специфику в зависимости от совокупности факторов технологии топливосжига-ния. Применительно к диапазонам температурного уровня сжигания 900.1000 °С, 1000.1250 °С, 1250.1450 °С, 1450.1650 °С на основе установленного своеобразия состава и свойств образующихся летучей золы и шлака предложена принципиальная модель трансформации минеральной части, которая является основой для развития теоретических представлений, а также для практического использования с целью совершенствования технологий сжигания углей с учетом свойств минеральной части.

Исходя из этих концепций, рассмотрены физические явления, которые ограничивают использование для КАУ технологий сжигания с переводом шлака в расплавленное состояние. При этом получены экспериментальные данные о покомпонентном шлакоулавливании, выполнен анализ механизма образования вспененного шлака и условий его дегазации, а также расчеты предельных состояний для эвакуации расплава при сепарации в него породных включений, которые позволили констатировать эффективность изменения соотношения Si02/Ca0 в шлаке как принципа управления процессами в топливосжигающих агрегатах.

В задачах численного моделирования первичных взаимодействий минеральных продуктов сжигания КАУ применены оригинальные пакеты прикладных программ CHAIF и FIRE 3D, дополненные разработанной моделью учета образования и течения шлаковой пленки с использованием аналитического решения Ю.Л. Маршака. При этом базовые данные о минеральной части угля использованы для моделирования ввода флюсующих присадок в шлак, для оценки коэффициента шлакоулавливания, для прогнозирования локальных зон шлакования топочных экранов. Показана эффективность численного моделирования топочных процессов с учетом минеральной части угля для исследования эксплуатационных возможностей котла с целью повышения надежности и экономичности работы, для выработки предпроектных решений о переводе котла на замещающее топливо.

В стендовых сжиганиях полукокса получены экспериментальные результаты, которые свидетельствуют о более благоприятных свойствах золы с точки зрения загрязнения поверхностей нагрева по сравнению со сжиганием натурального угля. Так, темп роста золовых отложений на зондах-имитаторах снижается в 1,6. 1,8 раза, а прочность, развиваемая при спекании и сульфатизации уноса в слое, - в 2.3 раза. По этим характеристикам отложения на трубах при сжигании полукокса не относятся к типу прочно-связанных отложений и позволяют применять умеренные средства очистки поверхностей нагрева. Эти данные совместно с результатами вышеизложенных исследований физико-химических преобразований минеральной части дают основание рассматривать предварительную термическую обработку КАУ как стадию технологии сжигания.

На этой основе предложено проводить изменения свойств минеральных продуктов сжигания КАУ путем термической подготовки угля в режиме высокотемпературного пиролиза при 750 °С за счет: уменьшения доли компонентов в составе органо-минеральных соединений и минимизации содержания железистых соединений. По этим и другим направлениям совершенствования технологий топливосжигания предложены технические решения, воздействующие на процессы с участием минеральной части.

Итогом выполненных в настоящей работе исследований являются следующие основные результаты и выводы.

1. На основе комплекса лабораторно-экспериментальных и расчетно-аналитических исследований выработана классификационная схема технологических условий, влияющих на физико-химические превращения минеральных компонентов в составе угольных частиц и свойства образующейся золы. Согласно этой схеме начальные превращения зависят от степени измельчения угля, определяющей состав минеральных компонентов и характер выгорания летучих веществ. Микрофакельная модель выгорания летучих на сте-хиометрической сфероидной поверхности охватывает наиболее крупные частицы угольной пыли с размером более 150 мкм. Превращения минеральной части на стадиях выгорания коксового остатка угольных частиц и образования золы определяются влиянием состава газовой атмосферы в характерных температурных диапазонах: 900.1000 °С, 1000.1200 °С, 1200.1400 °С, > 1400 °С.

2. Пиролитическая обработка значительно изменяет минералогический состав угольной пыли за счет увеличения доли силикатов и промежуточных железистых соединений. Повышение температуры пиролитической обработки от 500 до 750 °С усиливает эту тенденцию. Данные результаты свидетельствуют о том, что предварительная термоподготовка угля является элементом технологии сжигания, который позволяет выводить в предтопоч-ную стадию превращения минеральных компонентов с образованием легкоплавких соединений, увеличивающих загрязняющий потенциал золы.

3. По результатам натурных исследований преобразования минеральной части в топках с различной организацией сжигания предложены показатели оценки загрязняющей активности золы - по степени связывания оксида кальция, по окисленности железа, по степени сульфатизации летучей золы, по выносу щелочных соединений. Показана их связь с условиями сжигания, характеризуемыми уровнем температуры в зоне активного горения, отклонением траектории факела от прямолинейно-подъемного, неравномерностью полей температур, скорости, концентрации частиц и газового состава. Выявленная корреляция является методической основой для оценки эффективности технологии топливосжигания с точки зрения свойств образующейся золы.

4. Разработан и введен в практику натурных исследований образования натрубных отложений на поверхностях нагрева котлов метод последовательно-совмещенных контрольных участков. С его использованием показана специфика образования отложений на топочных экранах и конвективных элементах котлов с различными температурными и аэродинамическими условиями воздействия на свойства золы.

Установлен механизм самоочистки поверхностей нагрева от вторичных отложений при сжигании угля типа березовского (с повышенным содержанием кальция в золе), в основе которого лежат обратимые температурные превращения двухкальциевого силиката, вызывающие механические напряжения в массиве плотных отложений вследствие объемной перестройки кристаллической решетки.

Впервые получены экспериментальные данные о динамике трансформирования состава отложений на трубах конвективных поверхностей нагрева за период времени до 3000 часов.

5. Получены новые экспериментальные данные о теплоемкости и теплопроводности натрубных отложений, образующихся в котлах разного типа. Впервые диапазонами значений эффективного коэффициента теплопроводности охарактеризованы все разновидности отложений на поверхностях нагрева, классифицированные при сжигании КАУ. Предложены эмпирические зависимости для экспрессной оценки эффективного коэффициента теплопроводности по их составу.

6. Экспериментальными результатами стендовых сжиганий пылевидных продуктов пиролитической обработки угля подтверждена перспективность применения предварительной термической подготовки КАУ как стадии технологии сжигания, позволяющей уменьшить загрязняющие свойства золы относительно поверхностей нагрева по сравнению со сжиганием натурального угля. Количественно такое влияние характеризуется снижением интенсивности роста золовых отложений на зондах-имитаторах в 1,6. 1,8 раза, а прочности, достигаемой при сульфатизации уноса в слое, в 2. .3 раза.

7. С учетом установленных особенностей влияния определяющих факторов в характерных температурных диапазонах предложена принципиальная физическая модель формирования минеральных продуктов при различных технологических вариантах сжигания. Концепции физической модели являются основой для направлений совершенствования технологий топ-ливосжигания за счет воздействия на процессы с участием минеральной составляющей углей.

8. Выявлена экспериментальным путем общая для различных месторождений КАУ зависимость соотношения укрупненных групп составляющих минеральной части (первичных внутренних, внутренних тонкодисперсных, внешних примесей) от зольности. На этой основе предложена диаграмма распределения минеральной части углей по степени связи с органическим веществом. Представлены количественные оценки содержания макрокомпонентов минеральной части в составе различных групп минералов, охватывающие весь диапазон зольности КАУ.

9. Установлено, что доля механически отделимых примесей, представленных дисульфидами, кварцем, каолинитом и в меньшей мере сидеритом, кальцитом, глинистыми минералами типа монтмориллонита и гидрослюд, в диапазоне зольности Ad = 5.20% изменяется прямо пропорционально от 0,13±0,07 до 0,55±0,07.

10. В составе внутренней составляющей минеральной части КАУ доминируют соединения в виде гетерополярных солей с ионной формой связи металла с органическим веществом, к которым относятся 70.80% СаО, 60.90% MgO, 40.60% А120з, и менее 50% (Na20 + К20) от их содержания в легкой фракции угля. При этом почти все содержащееся во внутренней составляющей МЧ железо входит в комплексные соли, имеющие более прочную форму связи со структурой органики. В условиях сжигании при деструкции и окислении угольных частиц эти различия проявляются в разной устойчивости органо-минеральных соединений.

11. Специфика процесса плавления золы, состоящая в наличии и составе фракционных выплавлений в его низкотемпературной области, является свойством совокупности компонентов минеральной части, которые наиболее прочно связаны с органической массой, и определена как один из факторов загрязняющей способности золовых частиц относительно поверхностей нагрева котлов. Исходя из исследованных закономерностей формирования продуктов плавления и изменения их свойств, основными путями получения устойчивых силикатных соединений и выравнивания состава золовых частиц при факельном сжигании, доступными за счет технологических средств, являются угрубление и повышение равномерности помола угольной пыли, нагрев золы до температуры не менее 1400 °С и предварительное отделение железистых компонентов.

12. В натурных исследованиях топок с жидким шлакоудалением установлена единая закономерность изменения состава шлака в зависимости от степени измельчения угольной пыли и получены новые данные о свойствах плавающего гранулята в широком диапазоне изменения состава, охарактеризованного параметром SiCVCaO. Для оценки изменения свойств шлака под влиянием сепарирующихся частиц предложена формула, связывающая температуру жидкоплавкого состояния шлака с величиной остатка угольной пыли на сите R90.

13. Экспериментально установлена зависимость параметров вспенивания шлакового расплава от состава и температуры. Выявлена область значений параметра состава Si02/Ca0 от 1,2 до 3,5, являющаяся критичной для эвакуации вспененного шлака и для осуществления технологий с барботи-руемым шлаковым расплавом.

Рассмотрение физических процессов, ограничивающих использование КАУ в технологиях сжигания с переводом шлака в расплавленное состояние, в том числе анализ механизма образования вспененного шлака и условий его дегазации, расчеты предельных состояний для течения расплава при сепарации в него породных включений, характеризует изменение соотношения SiCVCaO как принцип управляющего воздействия на эти процессы.

С учетом определяющих факторов шлакообразования установлена величина зольности Ad = 12%, которая ограничивает применение технологии пылесжигания с жидким шлакоудалением по факельному варианту для угля типа назаровского из-за затруднений с эвакуацией шлака.

14. Полученные в результате проведенных исследований базовые данные о минеральной части КАУ применены к задачам численного моделирования первичных взаимодействий минеральных продуктов сжигания с конструктивными элементами топок, выполненного с использованием дополненных пакетов прикладных программ CHAIF и FIRE 3D. Варианты численных исследований для тестирования эксплуатационных возможностей топки с целью повышения надежности и экономичности работы котла, для выработки предпроектных решений с целью перевода котла на замещающее топливо, показавшие эффективность моделирования топочных процессов с учетом минеральной части угля, использованы на практике.

15. По каждому из рассмотренных направлений воздействия на процессы с участием минеральной составляющей углей в технологиях теплотехнического сжигания предложены технические решения, среди которых имеются доведенные до практического использования, а также зарегистрированные как изобретения.

1. Основные положения «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.» / А.Б.Яновский, А.М.Мастепанов, В.В.Бушуев и др. // Теплоэнергетика. - 2002. - № 1. - С.2-8.

2. Энергетическое топливо СССР: Справочник / В.С.Вдовченко, М.И.Мартынова, Н.В.Новицкий, Г.Д.Юшина. -М.: Энергоатомиздат, 1991. -184 с.

3. Лебедев И.К., Трикашный Н.В., Торлопов A.A. О некоторых свойствах золы углей Ирша-Бородинского и Назаровского месторождений Кан-ско-Ачинского бассейна // Теплоэнергетика. 1964. - № 11. - С.48-50.

4. Лебедев И.К., Трикашный Н.В., Торлопов A.A. К физико-химическим свойствам золы угля Назаровского месторождения Канско-Ачинского бассейна // Теплоэнергетика. 1966. - № 9. - С.27-30.

5. Матвеева И.И., Клейменова И.И. Физико-химические свойства углей Березовского месторождения // Теплоэнергетика. 1966. - № 9. -С.47-50.

6. Клейменова И.И. Характеристика углей Канско-Ачинского бассейна как энергетического топлива. Материалы научно-техн.совещания по экономическому сжиганию бурых углей Канско-Ачинского бассейна. -Красноярск: Красноярский рабочий, 1967, С. 14-29.

7. Трикашный Н.В. Температурные характеристики золы углей Березовского месторождения Канско-Ачинского бассейна и пути их снижения. -Материалы I научно-техн. конф. по теплообмену и сжиганию. Красноярск: Красноярское книжное изд., 1970, С. 193-201.

8. Волкова И.Б. О типах мощных пластов угля Канско-Ачинского бассейна // Химия твердого топлива. 1968. -№ 1. - С.3-12.

9. Исследование ирша-бородинского угля, поставляемого на тепловые электростанции / Г.Г.Бруер, М.Я.Процайло, A.A. Малютина и др. // Теплоэнергетика. 1980. - № 8. - С.3-12.

10. Теплотехнические характеристики урюпских бурых углей Канско-Ачинского бассейна / А.С.Заворин, Л.Г.Красильникова, О.И.Куценко, В.В.Косарев // Электрические станции. 1980. - № 9. - С. 14-16.

11. Отс A.A. Процессы в парогенераторах при сжигании сланцев и канско-ачинских углей. М.: Энергия, 1977. - 312 с.

12. Вдовенко М.И. Минеральная часть энергетических углей. Алма-Ата: Наука, 1973.-256 с.

13. Приоритетные направления и государственные программы научно-технического прогресса в производстве и использовании энергетических ресурсов / М.Г.Круглов, В.И.Доброхотов, А.А.Макаров, В.М.Ушаков // Теплоэнергетика. 1989. - № 1. - С.2-7.

14. Доброхотов В.И. Основные направления научно-технического прогресса в энергетике, решаемые в рамках Государственной программы России «Экологически чистая энергетика» // Теплоэнергетика. 1993. - № 6. -С.39-45.

15. Соколовский В.Г., Гапеев В.В. Экологически чистая ТЭС на угле -будущее теплоэнергетики (итоги конкурса) // Теплоэнергетика. 1989. - № 8.- С.2-4.

16. Накоряков В.Е., Бурдуков А.П., Саломатов В.В. Экологически чистая тепловая электростанция на твердом топливе (Концептуальный подход).- Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1990. 140 с.

17. Экологически чистая ТЭС на канско-ачинских углях / М.Я.Процайло, В.Т.Мещеряков, Г.А.Хочан и др. // Теплоэнергетика. 1991. -№ 3. - С.12-15.

18. Жуков М.Ф., Перегудов B.C. О плазменной технологии растопки котлов, работающих на пылеугольном топливе // Теплоэнергетика. 1996. -№ 12. - С.61-64.

19. Новые подходы к технологии использования твердого топлива в электроэнергетике / А.Ф.Дьяков, А.А.Мадоян, В.И.Доброхотов и др. // Теплоэнергетика. 1998. - № 2. - С. 14-19.

20. Тепловой расчет котлов (нормативный метод): Изд. 3-е, переработанное и дополненное. СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. - 256 с.

21. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Влияние качества ирша-бородинского угля на плавкостные характеристики золы // Уголь. 1985. -№ 12. - С.46-47.

22. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Влияние примеси породы при открытой добыче на плавкостные характеристики золы канско-ачинских углей // Химия твердого топлива. 1986. -№ 6. - С. 123-127.

23. Процайло М.Я., Матвиенко B.C. Угли Канско-Ачинского бассейна до 2000 года // Электрические станции. 1989. - № 3. - С.29-31.

24. Трикашный Н.В. Характеристики вязкости расплавов зол углей Канско-Ачинского бассейна. Материалы Всесоюзной конф. «Горение твердого топлива», т.Ш. - Новосибирск: Наука (Сиб.отд.), 1969, С.23-30.

25. Заворин A.C., Лебедев П.К, Казанов A.M. О выборе основных рабочих характеристик прибора для измерения вязкости шлаковых расплавов. -В сб. науч.тр. «Сжигание углей Канско-Ачинского бассейна». Томск: Изд-во ТПИ, 1972, С.63-71.

26. Трикашный Н.В. Теплотехнические характеристики углей некоторых месторождений Канско-Ачинского бассейна: Дисс.канд.техн.наук. -Томск: ТПИ, 1968.- 192 с.

27. Маршак Ю.Л. Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками. М.-Л.: Энергия, 1966. - 320 с.

28. Залкинд И.Я., Вдовченко B.C. Вязкость и структура шлаковых расплавов при жидком шлакоудалении. Материалы Всесоюзного научно-техн.совещания «Минеральная часть топлива и ее роль в работе энергетических устройств». - Алма-Ата: КазНИИЭ, 1971, С.97-105.

29. Залкинд И.Я., Троянкин Ю.В. Огнеупоры и шлаки в металлургии. М.: Металлургиздат, 1964. - 288 с.

30. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. Создание и освоение / Н.Ф.Комаров, Г.И.Моисеев, Р.А.Петросян и др.; Под ред. В.Е.Дорощука и В.Б.Рубина. М.: Энергия, 1979. - 680 с.

31. Бондарев А.И. Опыт сжигания назаровских углей в топках котлов ПК-38 Назаровской ГРЭС. Материалы научно-техн.совещания по повышению технического уровня сжигания канско-ачинских углей. - Красноярск: ЦНТИ, 1963, С. 19-24.

32. Иванников В.М. Анализ работы котлоагрегатов, установленных на Красноярской ТЭЦ-1. Материалы научно-техн.совещания по экономическому сжиганию бурых углей Канско-Ачинского бассейна. - Красноярск: Красноярский рабочий, 1967, С. 191-198.

33. Проблемы использования углей Канско-Ачинского бассейна с большим содержанием окиси кальция в золе / Н.В.Кузнецов, Э.П.Дик, И.И.Матвеева и др. Препринт VII конгресса МИРЭК, доклад с 1-63. - М., 1968.-38 с.

34. Лебедев И.К. Особенности сжигания углей Канско-Ачинского бассейна в топках энергетических котельных агрегатов большой паропроизво-дительности: Автореферат дисс.докт.техн.наук. Томск: Зап.-Сиб.книжное изд-во, 1971. -43 с.

35. Особенности жидкого шлака из-под котлов ПК-38-3 Назаровской ГРЭС / И.К.Лебедев, А.С.Заворин, Г.А.Сарапулов, В.К.Шнайдер // Энергетик. 1975.-№ 8. - С.25-27.

36. Результаты освоения головной серии котлов БКЗ-320-140 ПТ с полуоткрытыми топками на ирша-бородинском буром угле / М.М.Рубин, С.Н.Эглит, В.Д.Зоричев и др. // Теплоэнергетика. 1968. - № 11. - С.2-6.

37. Шехтер Г.Я., Чернышева Л.Ф., Пугач Л.И. Освоение котла П-49 блока 500 Мвт Назаровской ГРЭС. Тезисы докладов Всесоюзного совещания «Вопросы сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах». -Красноярск: Красноярский рабочий, 1973, С.13-23.

38. Освоение головных и опытно-промышленных котельных установок при сжигании углей сибирских месторождений / Л.И.Пугач, Ф.А.Серант, А.Н.Волобуев и др. // Электрические станции. 1995. - № 11. - С.3-13.

39. Федецкий И.И. Исследование процессов в минеральной части на-заровского угля в топке с плоскими параллельными струями: Автореферат дисс. канд.техн.наук. Киев: КПИ, 1981. - 23 с.

40. Иоффе В.М., Бондарев A.M., Красавин H.A. О причинах образования железа в шлаке котлов с жидким шлакоудалением // Электрические станции. 1976. - № 4. - С.78-80.

41. Голованов Н.В., Митор В.В. Освоение и исследование головных малогабаритных парогенераторов с вихревой топкой ЦКТИ // Труды ЦКТИ. 1975.-Вып. 132. - С.24-26.

42. Жемчугов А.Н., Заворин A.C., Попов A.A. Условия выгорания в вихревой камере ЦКТИ при сжигании канско-ачинских углей. Материалы VIII Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву «Проблемы теплоэнергетики». - Черноголовка: ИХФ АН СССР, 1986, С.38-41.

43. Основные вопросы сжигания углей Канско-Ачинского бассейна на тепловых электростанциях / Ю.Л.Маршак, М.Я.Процайло, В.М.Иванников, О.А.Кучерявый // Электрические станции. 1981. - № 1. - С. 18-24.

44. Кузнецов Н.В., Маршак Ю.Л., Дик Э.П. Основные направления развития паровых котлов для канско-ачинских и экибазстузских углей // Теплоэнергетика. 1981. - № 5. - С.7-13.

45. Пугач Л.И. Проблемы рационального использования канско-ачинских углей на ТЭС. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1992. - 215 с.

46. Основные положения проектирования парогенераторов для сжигания березовского угля / Ю.Л.Маршак, Н.В.Кузнецов, Э.П.Дик и др. // Теплоэнергетика. 1976. -№ 6. - С. 18-23.

47. Основные проектные и конструктивные решения по паровому котлу П-67 на канско-ачинских бурых углях для энергоблоков мощностью 800 МВт / И.А.Сотников, Ю.И.Окерблом, Д.Л.Итман и др. // Теплоэнергетика. -1978. -№ 8. С.2-9.

48. Освоение и исследование опытно-промышленного котла БКЗ-500-140-1 с тангенциальной топкой для низкотемпературного сжигания канско-ачинских углей / М.Я.Процайло, Ю.Л.Маршак, М.С.Пронин и др. // Теплоэнергетика. 1988. - № 1. -С.5-12.

49. Васильев В.В., Белов С.Ю., Майданик М.Н. Тепловая эффективность поверхностей нагрева котла П-67 блока 800 МВт Березовской ГРЭС-1 в условиях комплексной очистки // Электрические станции. 1993. - № 10. — С.5-10.

50. Васильев В.В. Шлакование, загрязнение и очистка поверхностей нагрева котлов Е-500 и П-67. Материалы Всероссийской научно-практ.конф. «Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях». -Красноярск: СибВТИ, 2000, С.203-212.

51. Серант Ф.А. Разработка и исследование кольцевой топки, ее промышленное внедрение и испытания на котле паропроизводительностью 820 т/ч: Дисс.докт.техн.наук. Новосибирск: НГТУ, 1999. - 58 с.

52. Освоение и исследование котла БКЗ-420-140-9 с вихревой топкой ЛПИ / Ю.А.Рундыгин, С.М.Шестков, Б.В.Усик и др. // Теплоэнергетика. -1988.-№ 1. С.12-16.

53. Лебедев Б.В. Совершенствование аэродинамики топочного процесса при сжигании дробленки ирша-бородинского угля (на примере котла БКЗ-420-140-9 Усть-Илимской ТЭЦ): Автореферат дисс.канд.техн.наук. -Томск: ТПИ, 1991.-16 с.

54. Влияние предварительного подогрева угольной пыли на выход топливных оксидов азота / В.И.Бабий, П.И.Алавердов, В.М.Барбараш и др. // Теплоэнергетика. 1983. - № 9. - С. 10-13.

55. Будилов О.И., Заворин A.C. Опыт улучшения экологических характеристик тепловой электростанции / Под ред. А.С.Заворина. Томск: Красное знамя, 1994. - 100 с.

56. Основные технические решения, заложенные в проект экологически чистой котельной установки Минусинской ТЭЦ / М.С.Пронин, Б.В.Цедров, С.Г.Козлов и др. // Электрические станции. 1996. - № 7. -С.28-33.

57. Прошкин A.B. Теплофизические основы процессов переработки низкосортных углей в барботируемых шлаковых расплавах: Автореферат дисс.докт.техн.наук. Красноярск: РИО-Пресс, 1998. - 36 с.

58. Кузнецов Н.В. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958.- 171 с.

59. Эпик И.П. Влияние минеральной части сланцев на условия работы котлоагрегата. Таллин: ЭГИ, 1961. - 249 с.

60. Шарловская М.С., Ривкин A.C. Влияние минеральной части сибирских углей на загрязнение поверхностей нагрева парогенераторов. Новосибирск: Наука (Сиб.отд.), 1973. - 242 с.

61. Рундыгин Ю.А. Низкотемпературное сжигание сланцев. Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 104 с.

62. Залкинд И.Я., Вдовченко В.С., Дик Э.П. Зола и шлаки в котельных топках. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 80 с.

63. Влияние минеральной части энергетических углей на работу кот-лоагрегатов / М.И.Вдовенко, В.С.Бадакер, Н.Б.Киселев, Л.В.Москаленко. -Алма-Ата: Наука, 1990. 284 с.

64. Деринг И.С. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах. Красноярск: Изд-во КПИ, 1973. - 215 с.

65. Заворин А.С. Состав и термический свойства минеральной части бурых углей (теплотехнический аспект). Новосибирск: Изд-во ИТ СО РАН, 1997.- 187 с.

66. Шарловская М.С., Шугуров В.Ф. О причинах образования золовых отложений при сжигании черемховского угля // Известия СО АН СССР. -1963,-№2.-Вып. 1. С.33-40.

67. Джексон П., Уорд Д. Влияние состава угля на загрязнение наружных поверхностей нагрева котлов. В сб.: Топки. Загрязнение поверхностей нагрева: Переводы. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957, С.36-51.

68. Образование отложений с высокой концентрацией окислов железа на поверхности нагрева парогенераторов / Э.П.Дик, В.Д.Суровицкий, А.Н.Соболева, Ю.Я.Кускова // Теплоэнергетика. 1977. - № 9. - С.51-54.

69. Опытное сжигание березовского угля повышенной зольности / Ю.Л.Маршак, А.И.Гончаров, М.Я.Процайло и др. // Теплоэнергетика. 1978. - № 8. - С.9-14.

70. Шлакование топочной камеры при сжигании березовского угля / Ю.Л.Маршак, С.Г.Козлов, Э.П.Дик и др. // Теплоэнергетика. 1980. - № 1. -С. 16-22.

71. Исследования сжигания малозольного березовского угля в низкотемпературной тангециальной топочной камере / Ю.Л.Маршак, С.И.Сучков, Э.П.Дик и др. // Теплоэнергетика. 1981. - № 7. - С.9-14.

72. Состав и шлакующие свойства экибастузского угля / А.Н. Алехно-вич, В.В.Богомолов. Г.М.Хромых и др. // Теплоэнергетика. 1983. - № 5. -С.29-31.

73. Арро Х.Х., Махлапуу А.Я., Ратник В.Э. О роли связанной СаО в процессах образования золовых отложений. Материалы конф. по процессам в минеральной части энергетического топлива. - Таллин: ТПИ, 1969, С.51-62.

74. Дик Э.П., Кускова Ю.Я. Термодинамическая вероятность сульфа-тизации некоторых кальциевых соединений в атмосфере дымовых газов. -Материалы конф. по процессам в минеральной части энергетического топлива. Таллин: ТПИ, 1969, С. 103-111.

75. Чурсина Н.Я., Михальская Л.О. Сульфатизация золы канско-ачинских углей и отдельных ее компонентов в атмосфере топочного газа // Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики. 1971. - № 7. -С.43-51.

76. Дик Э.П., Залкинд И.Я., Кускова Ю.Я. Роль фазовых превращений минеральной части топлива в упрочнении золовых отложений. Материалы Всесоюзной конф. «Горение твердого топлива». - Новосибирск: Наука (Сиб.отд.), 1969, С.488-498.

77. Деринг И.С., Дубровский В.А., Дик Э.П. Спекание различных фракций летучей золы бурых углей // Теплоэнергетика. 1972. - № 2. -С.48-50.

78. Горение углерода / А.С.Предводителев, Л.Н.Хитрин, О.А.Цуханова и др. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 407 с.

79. Ю4.Виленский Т.В., Хзмалян Д.М. Динамика горения пылевидного топлива. М.: Энергия, 1978. - 248 с.

80. Некряч E.H. Температурные условия преобразования минеральных примесей при пылевидном сжигании углей Канско-Ачинского бассейна: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1984. - 21 с.

81. Юб.Радивоев К.А. Разработка и исследование методов сжигания высо-козабалластированных топлив в энергетических парогенераторах: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Л.: ЛПИ, 1979. - 22 с.

82. Хзмалян Д.М. Теория топочных процессов. М.: Энергоатомиз-дат, 1990.-352 с.

83. Прасолов Г.С. Массо- и теплоперенос в топочных устройствах. -М.-Л.: Энергия, 1964. 236 с.

84. Маршак Ю.Л., Маслов В.Е. Улавливание взвешенных частиц при протекании изотермического потока через пучок труб, покрытых пленкой вязкой жидкости // Теплоэнергетика. 1959. - № 12. - С. 15-18.

85. Бубенчиков A.M., Старченко A.B. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах. Томск: Изд-во ТГУ, 1998. -236 с.

86. Старченко A.B., Федецкий И.И. Численное моделирование трехмерных течений в топках паровых котлов // Сибирский физико-технический журнал. 1993.-№5.-С.118-124.

87. Юровский А.З. Минеральные компоненты твердых горючих ископаемых. М.: Недра, 1968. - 215 с.

88. Kirsch H. Das Schmelz-und Hochtemperaturverhalten von Kohlenaschen // Technische Überwachung. 1965. - Bd.6. - № 6. - S.203-209.

89. Kirsch H., Pollman S. Entstehung, Phasenbestand und Reaktionen von Brennstoffschlacken in Hochdruckdampfkraftwerken // Kristall und Technik. -1966.-№ 1.-S.643.

90. Albrecht W., Pollman S. Neuere Beitraqe zum Verschlackungs-mechanismus in trockenentaschten Steinkohlefeuerungen // V.G.B.Kraftwerkstechn. 1980. - Vol.60. - №. 2. - S.90-97.

91. Borio R.W., Narciso R.R. The Use of Gravity Fractionation Techniques for Assessing S lagging and Fouling Potential of Coal Ash // Transactions of the ASME. 1980. - V.4. - P.500-505.

92. Вдовенко М.И., Чурсина Н.Я. Минеральная часть энергетических углей и ее изменения в топочном процессе. Материалы Всесоюзной конф. «Горение твердого топлива». - Новосибирск: Наука (Сиб.отд.), 1969, С.488-498.

93. Лебедев И.К., Привалихин Г.К., Трикашный Н.В. Сера в углях Канско-Ачинского бассейна. В сб.: Опыт сжигания и результаты исследования канско-ачинских углей. - Красноярск: Красноярский рабочий, 1970, С.155-164.

94. Лебедев И.К., Закоурцев Г.Н. Результаты исследований исходной минеральной части пыли назаровского угля. В сб.: Опыт сжигания и результаты исследования канско-ачинских углей. - Красноярск: Красноярский рабочий, 1970, С. 139-147.

95. Карякин С.К. Исследование минерального состава канско-ачинских углей в связи с их энергетическим использованием: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПУ, 1975. - 156 с.

96. Слепухова В.А. Петрографические и рентгеноструктурные исследования минеральной части березовского угля. Тезисы докладов научно-техн.совещания «Вопросы сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах», ч. 1,-Красноярск: ЦНТИ, 1978, С.41-42.

97. Дик Э.П., Залкинд И.Я. Характеристика и особенности минеральной части канско-ачинских углей. В сб.: Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. - М.: Энергия, 1979, С.112-117.

98. Шпирт М.Я., Клер В.Р., Перциков И.З. Неорганические компоненты твердых топлив. М.: Химия, 1990. - 240 с.

99. Кухаренко Т.А. Химия и генезис ископаемых углей. М.: Госгор-техиздат, 1960, С.234-254.

100. Кухаренко Т.А. Окисленные в пластах бурые и каменные угли. -М.: Недра, 1972.-215 с.

101. Камнева А.И., Бакирова Е.В., Паволоцкая З.В. О связи железа с гуминовыми кислотами в буром угле Бородинского месторождения // Химия твердого топлива. 1972. - № 2. - С.33-37.

102. Камнева А.И., Власова С.Г., Александрова И.В. Обнаружение комплексно-связанного железа в водорастворимых органо-минеральных соединениях бурых углей // Химия твердого топлива. 1973. - № 3. - С.47-50.

103. Александров И.И., Бейлина Н.Ю., Камнева А.И. Изучение органо-минеральных соединений бурых углей // Химия твердого топлива. 1974. -№ 4. - С.13-19.

104. Majumbar S.K., Banerjee N.G., Lahiri А. Mineralische Bestandteile des Lignits von South Arcot. I. Uber die Beschaffenheit der Asche bildenden Bestandteile//Brennstoff Chemie.- 1959.-Bd. 40.-№ 5.-S.160-161.

105. Majumbar S.K., Banerjee N.G., Mineralische Bestandteile des Lignits von South Arcot. II. Ermittlung des wahren Asche-und des Mineralstoffqehaltes // Brennstoff Chemie. 1959. - Bd. 40. -№ 8. - S.261-263.

106. Durie R.A. Direct determination of sodium content of Victoria brown coals // Fuel. 1961. - V.40. - № 2. - P. 146-149.

107. Murray J.B., Evans D.G. The brown-coal / water system: Part 3. Thermal dewatering of brown coal // Fuel. 1972. - Vol.51. -№ 4. - P.290-296.

108. Murray J.B. Changes in state of combination of inorganic constituent during carbonization of Victorian brown coal // Fuel. 1973. - Vol.52.-P.105-111.

109. Schafer H.N.S. Organically bound iron in brown coals // Fuel. 1977. -Vol.56.- P.45-46.

110. Wall Т.Е., Lowe A., Wibberley L.J. and Stewart Mc C. Mineral matter in coal and the thermal performance of large boilers // Progr. Energy and combust. Sci.- 1979.-Vol. 5. -№ 1.-P. 1-29.

111. Исследование природы органо-минеральных соединений в бурых углях / Н.К.Ларина, О.К.Миессерова, З.С.Смуткина, Г.С.Коваленко // Химия твердого топлива. 1974. - № 4. - С. 13-19.

112. Александрова Л.Н. О природе и свойствах продуктов взаимодействия гуминовых кислот и гуматов с полутораокисями // Почвоведение. 1954. -№ 1.-С. 14-29.

113. Александрова Л.Н. Органо-минеральные производные гуминовых кислот и методы их изучения // Почвоведение. 1968. - № 10. - С.61-71.

114. МЗ.Менковский М.А. О значении и определении фазового состава минеральных компонентов твердых горючих ископаемых // Химия твердого топлива.-1973.-№ 1.-С.147.

115. Менковский М.А., Флодин А.А. Аналитическая химия и технический анализ углей. М.: Недра, 1973. - 367 с.

116. Коробецкий И.А., Шпирт М.Я. Генезис и свойства минеральных компонентов углей. Новосибирск: Наука (Сиб.отд.), 1988. - 227 с.

117. Attig К.С., Dasy A.F. Coal Ash Deposition Studies and Application to Boiler Design // Jn.Proseed. Amer.Power Conf., vol.31. Chicago, 1969, p.290-300.

118. Алехнович A.H. Прогнозирование и контроль шлакования котлов: Автореферат дисс.докт.техн.наук. Челябинск: ОНТИ УралВТИ, 1994. -68 с.

119. Вдовенко М.И., Баяхунов А.Я., Чурсина Н.Я. Загрязнение и износ поверхностей нагрева парогенераторов. Алма-Ата: наука, 1978. - 133 с.

120. Лебедев И.К., Карякин С.К., Заворин А.С. Результаты исследования исходной минеральной части березовского угля // Известия Томского по-литехничёского института. 1974. - том 283. - С.37-40.

121. Красильникова Л.Г. Исследование минерального состава канско-ачинских углей как энергетического топлива (применительно к углерезам Урюпскому и Ачинскому): Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1982. - 207 с.

122. Лебедев И.К., Заворин A.C., Красильникова Л.Г. О связи железа с гуминовыми кислотами в углях Урюпского и Назаровского месторождений. В сб.научн.тр.: Вопросы сжигания топлив в парогенераторах. - Барнаул: АПИ, 1981, С.41-51.

123. Заворин A.C., Красильникова Л.Г. Состав минеральной части урюпского бурого угля // Химия твердого топлива. 1988. -№ 3. - С. 105-110.

124. Александрова Л.Н. О применении пирофосфата натрия для выделения из почвы свободных гумусовых веществ и их органо-минеральных соединений // Почвоведение. 1960. - № 2. - С.90-97.

125. Власова С.Г. Исследование водорастворимых продуктов бурых углей Бородинского пласта Канско-Ачинского бассейна в связи с изучением механизма его самовозгорания: Автореферат дисс.канд.хим.наук. М.: ИГИ, 1972.- 19 с.

126. Исследование энергетических углей методом химического фракционирования и оценка их загрязняющих свойств / А.Н.Алехнович,

127. B.М.Талова, В.В.Богомолов, В.Е.Гладков // Теплоэнергетика. 2001. - № 5.1. C.55-63.

128. Лебедев И.К., Карякин С.К., Заворин A.C. Состав минеральной части березовского угля. Тезисы докладов Всесоюзной конф. «Расширение добычи и использования канско-ачинских углей», ч. I. - Красноярск: ЦНТИ, 1972, С.25-29.

129. Кирюков В.В. Методы исследования вещественного состава твердых горючих ископаемых. Л.: Недра, 1970. - 240 с.

130. Трикашный Н.В. Теплотехнические характеристики углей некоторых месторождений Канско-Ачинского бассейна: Дисс.канд.техн.наук. -Томск: ТПИ, 1968. 192 с.

131. Кокунов В.JI. Условия образования мощных пластов угля в Кан-ско-Ачинском бассейне: Дисс.канд.геол.-мин.наук. Томск: ТПИ, 1968. -277 с.

132. Закоурцев Г.Н. Термические превращения в минеральном составе бурого угля Назаровского месторождения при сжигании в лабораторной топке: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1969. - 173 с.

133. Заворин A.C. Исследование некоторых особенностей плавления золы углей Березовского месторождения: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1974.- 153 с.

134. Захарова Л.Г. Свойства минеральной части полукокса канско-ачинского угля как энергетического топлива на примере ирша-бородинского угля: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1989. - 197 с.

135. Гиллер Я.Л. Таблицы межплоскостных расстояний, т.1. М.: Недра, 1966.-364 с.

136. Недома И. Расшифровка рентгенограмм порошков. М.: Металлургия, 1975.-423 с.

137. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов, т.1. -М.: Госгеолтехиздат , 1957. 868 с.

138. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. -М.: Физматгиз, 1961. 863 с.

139. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов / Под ред.Г.Брауна. М.: Мир, 1965. - 599 с.

140. Винчелл А.Н., Винчелл Г. Оптические свойства искусственных минералов. М.: Мир, 1967. - 526 с.

141. Рентгеновские методы определения минералов глин: Перевод с англ. / Под ред. В.А.Франк-Каменецкого. М.: Изд. ин. лит., 1955. - 402 с.

142. Караваев Н.М., Амагаева В.Н. Термоаналитическая характеристика дисульфида железа угленосных отложений. В сб. научн.тр.: Химия и классификация ископаемых углей. - М.: Наука, 1966, С.57-63.

143. Минералогия и практическое использование глин. М.: Мир, 1967. -512 с.

144. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. - 395 с.

145. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: МГУ, 1977.- 175 с.

146. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. М.: МГУ, 1967.- 139 с.

147. Энциклопедия неорганических материалов, т.1. Киев: Глав.ред. УСЭ, 1977.-840 с.

148. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1966. - 411 с.

149. Базилевич C.B., Вегман Е.Ф. Агломерация. М.: Металлургия, 1967.-368 с.

150. Горбунов Н.И., Цюрупа И.Г., Шурыгина Е.А. Рентгенограммы, термограммы и кривые обезвоживания минералов, встречающихся в почвах и глинах. М.: Изд-во АН СССР, 1952. - 188 с.

151. Горшков B.C. Термография строительных материалов. М.: Стройиздат, 1968.-238 с.

152. Яресько Т.Д., Скрипченко Г.Б. Применение дифференциальной ИК-спектроскопии к изучению углей // Химия твердого топлива. 1977. -№ 1. - С.72-74.

153. Фридель P.A. Инфракрасные спектры в исследовании структуры углей. В сб.научн.тр.: Прикладная инфракрасная спектроскопия. - М.: Мир, 1970, С. 164-201.

154. Пуляев В.Н. Исследование инженерно-геологических условий Березовского буроугольного месторождения в связи со строительством крупных карьеров: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1969. - 171 с.

155. ГОСТ 2057-94. Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и торф. Методы определения плавкости золы.

156. Влияние минеральной части топлива на работу котлоагрегата / Под ред. М.А.Наджарова. M.-JL: Госэнергоиздат, 1959. - 120 с.

157. Carabogdan J., Singer G., ranoiu N. Ashenschemlzstemperatur und Einfluß der Zusammensetzung der Kohlenasche // Energietechnik. 1964. - № 5. - S.202-206.

158. Галилеева E.A., Шейнин Г.А. Выбор температуры газа в конце топки. В сб.научн.тр.: Повышение параметров пара и мощности агрегатов в теплоэнергетике. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1961, С.193-199.

159. К вопросу о фракционном плавлении золы угля Березовского месторождения Канско-Ачинского бассейна / И.К.Лебедев, А.С.Заворин, С.К.Карякин, Г.К.Привалихин // Известия Томского политехнического института. 1974. - т.283. - С.44-46.

160. Количественная оценка выхода расплава при нагреве золы березовского угля / И.К.Лебедев, А.С.Заворин, Г.К.Привалихин, С.К.Карякин // Известия Томского политехнического института. 1974. - т.283. - С.41-43.

161. ГОСТ 10538.0-72 и др. Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и торф. Методы анализа золы: Сборник Содерж. ГОСТ 10538.0-7210538.8-72.

162. Будников П.П., Гинстлинг А.М. Реакции в смесях твердых веществ. М.: Литература по строительству, 1971. - 488 с.

163. Менжерес Л.Т., Бергер A.C., Порошина И.А. О химизме взаимодействия железистого лепидолита с карбонатом кальция при температуре спекания // Известия СО АН СССР. 1972. - № 3. - С. 147.

164. Краткий справочник физико-химических величин / Н.М.Барон, Э.И.Квят, Е.А.Подгорная и др.: Под ред. К.П.Мищенко, А.А.Равделя. Л.: Химия, 1972.-200 с.

165. Wieckert К. Heizflachenverschmutzung in Dampferzeugern. Teil 2. Chemische Umsetzung in Feuerraum und Maßnahmen gegen ihre schädlichen Folgen // Brennstoff-Warme-Kraftenergie. 1958. - Bd. 10. - № 3. - S. 101 -107.

166. Привалихин Г.К. Некоторые вопросы образования связанных отложений на конвективных поверхностях нагрева котлоагрегатов при сжигании назаровского угля: Дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1970. - 125 с.

167. Комарова С.Н. Исследование особенностей поведения серы и кальция при горении углей в потоке: Автореферат дисс.канд.техн.наук. -Томск: ТПИ, 1963.- 18 с.

168. Грим P.E. Минералогия глин: Пер. с анг. М.: Иностранная литература, 1959. - 452 с.

169. Особенности поведения золы березовского угля при нагреве /И.К.Лебедев, А.С.Заворин, С.К.Карякин, Г.К.Привалихин. Тезисы докладов Всесоюзной конф. «Расширение добычи и использования канско-ачинских углей», ч.І. - Красноярск: ЦНТИ, 1972, С.148-151.

170. Вдовченко B.C., Залкинд И.Я. Характеристики вязкости золы углей Канско-Ачинского бассейна. В сб. научн.тр.: Энергетическое использование углей Канско-Ачинского бассейна. - М.: Энергия, 1970. - 80 с.

171. Михеев В.И., Сальдау. Э.П. Рентгенометрический определитель минералов, т.2. Л.: Недра, 1965. - 363 с.

172. Лебедев И.К., Заворин A.C., Привалихин Г.К. О расслоении шлаковых расплавов при определении вязкостных характеристик. В сб.научн.тр.: Сжигание углей Канско-Ачинского бассейна. - Томск: Изд-во ТПИ, 1972, С.55-63.

173. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975. - 599 с.

174. Новицкий Н.В., Мартынова М.И., Лялин В.П. Физико-химическая характеристика углей Таллинского месторождения Кузнецкого бассейна // Химия твердого топлива. 1968. - № 5. - С.52-60.

175. Watt J.D., Fereday F. Journal of the Institut of Fuel. 1969. - V. XLII. -№ 338.

176. Куколев Г.В. Химия кремния и физическая химия силикатов. М.: Высшая школа, 1966. - 436 с.

177. Белосельский Б.С., Вдовченко B.C. Контроль твердого топлива на электростанциях. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 176 с.

178. Заворин A.C. Способ определения плавкости золы. Авт. свид. СССР № 1807361.-БИ. 1993.-№ 13.

179. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1970. - 519 с.

180. Термодинамические свойства неорганических веществ: Справочник / Под ред. А.П.Зефирова. М.: Атомиздат, 1965. - 460 с.

181. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М.: Изд.лит.по строительству, 1972. - 351 с.

182. Заворин A.C., Захарова Л.Г. Характеристика минеральных компонентов полукокса ирша-бородинского угля // Химия твердого топлива. -1983. -№ 5. С.122-124.

183. Михайленко С.А. Исследование влияния газовой среды на образование и упрочнение золовых загрязнений на поверхностях нагрева котлоагре-гатов при сжигании угли Канско-Ачинского бассейна: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1981.-21 с.

184. Исакова P.A., Нестеров В.Н., Челохсаев Л.С. Основы вакуумной пироселекции полиметаллического сырья. Алма-Ата: Наука, 1973, С.110-125.

185. Терновская А.Н., Коренберг Я.Г. Обжиг серного солчедана в кипящем слое. М. : Химия, 1971. - 198 с.

186. Смирнов В.И., Тихонов А.И. Обжиг медных руд и концентратов. -М.: Металлургия, 1966. -247 с.

187. Лоскутова Е.И., Герман Н.М., Бочкарева К.И. Пиролиз бурых углей. Новосибирск: Наука, 1973. - 395 с.

188. Термический анализ минералов и горных пород / В.П.Иванова, Б.К.Касатонов, Т.Н.Красавина, Е.Л.Розинова. Л.: Недра, 1974. - 399 с.

189. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии, т.1: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1975. - 232 с.

190. Кемпбел Дж. Современная общая химия, т.1.: Пер с англ. М.: Мир, 1975, С.176-182.

191. Кулешов И.А., Полферов К.Я., Белосельский Б.С. Исследование фракционного состава и свойств угольной пыли // Теплоэнергетика. 1970. -№ 6. - С.24-27.

192. Безденежных A.A. Закономерности распределения минеральных примесей по фракциям пыли канско-ачинских углей. В сб.научн.тр.: Исследование канско-ачинских углей. - Красноярск: Изд-во КПИ, 1971, С.51-56.

193. Едемский О.Н. Исследование отдельных фракций пыли бурых углей Канско-Ачинского бассейна. Тезисы докладов Всесоюзной конф. «Расширение добычи и использования канско-ачинских углей», ч.1. - Красноярск: ЦНТИ, 1972, С.200-206.

194. Дубровский В.А., Деринг И.С. Распределение минеральной части по фракциям пыли некоторых бурых углей. В сб.научн.тр.: Вопросы загрязнения конвективных поверхностей нагрева парогенераторов. - Красноярск: Изд-во КПИ, 1972, С.59-74.

195. Распределение минеральной части по фракциям угольной пыли некоторых сибирских углей / М.С. Шарловская, Л.И. Пугач, В.В. Лисицин, Н.Н.Скерко // Теплоэнергетика. 1973. - № 8. - С.44-48.

196. Вегман Е.Ф. Окускование руд и минералов. М.: Металлургия, 1968.-258 с.

197. О возможности образования сульфида железа и кальция в продуктах сжигания назаровского угля / И.К.Лебедев, И.И.Федецкий, С.А.Михайленко, А.С.Заворин. Деп.Информэнерго, № Д756, 1980. - 19 с.

198. Теория топочных процессов / Г.Ф.Кнорре, К.М.Арефьев, А.Г.Блох и др. М.-Л.: Энергия , 1966. - 491 с.

199. Основы практической теории горения / Под ред. В.В.Померанцева. Л.: Энергия, 1973. - 264 с.

200. Заворин A.C., Некряч E.H. Об условиях преобразований минеральной части пылевидного бурого угля при горении // Известия ВУЗов-Энергетика. 1988. - № 9. - С.91-94.

201. Лебедев И.К., Некряч E.H. Определение положения сферы горения летучих веществ частицы натурального твердого топлива // Химия твердого топлива.- 1976,-№ 1. С. 140-142.

202. Богданов И.Ф., Мищенко М.Л. Фарберов И.Л. О составе газов скоростного пиролиза некоторых углей и природных веществ. В сб.научн.тр.: Теория и технология процессов переработки топлив. - М.: Недра, 1966, С. 188-200.

203. Теплотехнический справочник / Под ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева, 2 изд. М.: Энергия, 1976, т.2. - 896 с.

204. Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва. М.: МГУ, 1957. - 454 с.

205. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.-Л.: Химия, 1966.-535 с.

206. Лебедев И.К., Михайленко С.А., Заворин A.C. Влияние водяных паров на активность летучей золы угля Назаровского месторождения. В сб.научн.тр.: Вопросы сжигания топлив в парогенераторах. - Барнаул: АПИ, 1981, С.57-64.

207. Лебедев И.К., Заворин A.C. Принципы совершенствования топочного процесса при сжигании канско-ачинских углей. В сб.научн.тр.: Теплоэнергетика электрических станций и промышленных установок. - Томск: Изд-во ТПИ, 1981, С.3-20.

208. Лебедев И.К., Заворин A.C. Направления совершенствования топочного процесса при сжигании канско-ачинских углей с учетом минеральной части. — Материалы V Всесоюзной конф. «Горение органического топлива». Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1985, С.45-53.

209. Мосин Е.А. Исследование влияния температуры сжигания на интенсивность образования и свойства связанных золовых отложений: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Томск: ТПИ, 1970,- 18 с.

210. Опытное сжигание березовского угля в полуоткрытой вихревой топке с жидким шлакоудалением / М.С.Пронин, Ю.Л.Маршак, М.Я.Процайло и др. // Теплоэнергетика. 1982. - № 5. - С.24-28.

211. Заворин A.C., Жемчугов А.Н. Условия шлакообразования в вихревой топке ЦКТИ. В сб.научн.тр.: Теплофизика и гидродинамика технологических процессов. - Томск: Изд-во ТПИ, 1989, С.87-92.

212. Жемчугов А.Н., Заворин A.C. Преобразование минеральной части канско-ачинских углей в топке ЦКТИ. Материалы IV Всесоюзной конф. «Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы паровых котлов», т.1. - Таллин: ТПИ, 1986, С.12-18.

213. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева A.A. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977. - 296 с.

214. Заворин A.C., Теплухин Е.П., Киселев Н.Б. Распределение минеральных компонентов бурого угля Березовского месторождения в пыле-угольном тангенциально закрученном факеле // Известия вузов СССР Энергетика. - 1986. - № 3. - С.89-92.

215. Маршак Ю.Л., Козлов С.Г. Исследование пристенной области топочных камер. Тезисы докладов III Всесоюзной конф. «Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов», т. 1 А. -Таллин: ТПИ, 1980, С.116-124.

216. Заворин A.C., Федецкий И.И., Киселев Н.Б. Тонкость угольной пыли как фактор воздействия на свойства шлака при сжигании назаровского угля // Известия вузов СССР Энергетика. - 1983. - № 8. - С.70-73.

217. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1973. - 504 с.

218. Лебедев И.К., Заворин A.C., Сарапулов Г.А. Плавающие шлаки при сжигании канско-ачинских углей // Теплоэнергетика. 1978. - № 8. -С.21-23.

219. Pracht Р. Besondere Probleme aus der Praxis moderner Schmelz-und Zyklonfeuerungen // Energie. 1955. - № 9. - S. 13-23.

220. Гельд П.В., Есин O.A. Процессы высокотемпературного восстановления. Свердловск: Металлургиздат, 1957. - 354 с.

221. Зильбер М.К., Зятькова Л.Р. Состав газовой фазы конечных доменных шлаков // Известия АН СССР: Сер. Металлургия и топливо. 1962. -№ 5. - С.28-37.

222. Кручинин Ю.Д., Розовский Л.Д., Семенов П.С. О связи процессов кристаллизации и вспучивания доменных шлаков. — В сб.научн.тр.: Химические и металлургические шлаки. Челябинск: Металлургия, 1968, С.43-57.

223. Маршак Ю.Л., Ромадин В.П. Топки ВТИ с высоким шлакоулавли-ванием. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 96 с.

224. Долежал Р. Топки с жидким шлакоудалением. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.-360 с.

225. Кнорре Г.Ф. Основные принципы поточных процессов горения. -В сб.научн.тр.: Высокофорсированные огневые процессы /Под ред. М.А.Наджарова. М.-Л.: Энергия, 1967, С.7-27.

226. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1963. - 221 с.

227. Устименко Б.П., Алияров Б.К., Абубакиров Е.К. Огневое моделирование пылеугольных топок. Алма-Ата: Наука, 1982. - 212 с.

228. Заворин A.C., Киселев Н.Б. Оценка термообработки золы углей в топочном пространстве // Известия вузов СССР Энергетика. - 1983. - № 6. С.90-94.

229. Лавринюк В.Н.Исследование абразивных свойств некоторых минералов, входящих в состав золы энергетических топлив: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Одесса: ОПИ, 1971. - 25 с.

230. Деринг И.С. Исследование роли спекания в образовании натруб-ных отложений. В сб.научн.тр.: Опыт сжигания и результаты исследования канско-ачинских углей. - Красноярск: Красноярский рабочий, 1970, С.113-121.

231. Заворин A.C., Теплухин Е.П., Будилов О.И. Исследование золовых отложений на пароперегревателе котла БКЗ-320-140 ПТ при сжигании ирша-бородинского угля // Электрические станции. 1988. - № 9. - С. 17-20.

232. Cain G.J., Nelson W. Corrosion of superheaters and reheaters of pulverised coal-fider boilers // Trans ASME: Journ. Eng. Power. 1961. - V.8. -JS» 4. -P.468-474.

233. Заворин A.C., Теплухин Е.П., Будилов О.И. Преобразование золовых отложений на водяном экономайзере котла БКЗ-320-140 ПТ-4 // Электрические станции. 1988. -№ 8. - С. 16-18.

234. Результаты освоения и исследования опытно-промышленной котельной установки с котлом ТПЕ-427 / A.A. Попов, Н.В.Голованов, Л.М.Гульцев и др. (А.С.Заворин). // Сибирский физико-технический журнал. 1991.-Вып. 5. - С.15-20.

235. Заворин A.C., Раков Ю.Я. Теплопроводность натрубных отложений котлов при сжигании канско-ачинских углей // Теплоэнергетика. 2000. -№ 12. - С.45-47.

236. Мелентьев П.В. Приближенные вычисления. М.: Госфизматиз-дат, 1962.-388 с.

237. Коэффициент теплопроводности золовых отложений на трубах котлов при сжигании канско-ачинских углей / С.Ю.Белов, В.В.Васильев, И.А.Ковалевич, Т.М.Тетерина // Теплоэнергетика. 1993. - № 9. - С.33-35.

238. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир, 1968. - 464 с.

239. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. - 264 с.

240. Теплопроводность золошлаковых продуктов сжигания углей Кан-ско-Ачинского бассейна / Ю.Я.Раков, А.С.Заворин, А.В.Кузьмин и др. Тезисы докладов Всесоюзной конф. «Теплообмен в парогенераторах». - Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1988. - С. 104.

241. Заворин А.С., Раков Ю.Я., Теплухин Е.П. Разновидности натруб-ных золовых отложений по теплопроводности. Тезисы докладов II Всесоюзной конф. «Теплообмен в парогенераторах». - Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1990. - С.45-46.

242. Метод экспериментально-расчетного исследования теплофизиче-ских и структурных свойств внутритрубных и натрубных образований на поверхностях нагрева котлоагрегатов Руководящий технический материал: РТМ 108.030.119-77.

243. Пронин М.С., Процайло М.Я., Маршак Ю.Л. О надежности жидкого шлакоудаления при сжигании углей Канско-Ачинского бассейна // Теплоэнергетика. 1982. - № з. С.58-59.

244. Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1966. - 703 с.

245. Cooper C.F., Kitchener J.A. The foaming of molten silicates // Yorn.Iron and Steel Inst. 1959. - Vol. 193. - № 1.

246. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Изд-во АН СССР, 1952.-218 с.

247. Школьник Я.Ш., Кочетов Н.И. Влияние окислов титана и ванадия на поверхностное натяжение шлаков // Труды Уральского НИИ черных металлов. 1968. - № 8. - С.137-138.

248. Элинзон М.П. Шлаки как заполнитель для легких бетонов. М.: Госстройиздат, 1959. - 176 с.

249. Лебедев И.К., Заворин A.C., Сарапулов Г.А. К течению вспененного жидкого шлака // Теплоэнергетика. 1981. - № 6. - С. 24-26.

250. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

251. Теплотехнический справочник. М.: Энергия, 1975. - 744 с.

252. Маршак Ю.Л., Рыжаков A.B. Шиповые экраны топок паровых котлов. М.: Энергия, 1969. - 240 с.

253. Евстропьев К.С., Торопов H.A. Химия кремния и физическая химия силикатов. М.: Промстройиздат, 1956. - 339 с.

254. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. -М.: Химия, 1977.-268 с.

255. Майкле A.C. Реологические свойства водных систем глин // Процессы керамического производства / Под ред. Дж.Кинжери. М.: Иностр.литература, 1960. - 280 с.

256. Мерзляков А.Н., Заворин A.C. Параметры растворения породных примесей в шлаке в условиях топок с жидким шлакоудалением /V Деп. в ВИНИТИ, 1983.-вып. 3. С.138.

257. Заворин A.C., Старченко A.B., Красильников C.B. Оценка степени шлакоулавливания пылеугольных топок. Материалы международной конф. «Сопряженные задачи механики и экологии». - Томск: Изд-во ТГУ, 1998. -С. 109-110.

258. Старченко A.B., Заворин A.C., Красильников C.B. Применение пакета FIRE 3D к анализу процессов шлакоулавливания // Известия Томского политехнического университета. 2002. - том 305. - № 2. - С. 152-157.

259. Старченко A.B., Заворин A.C., Красильников C.B. Численная оценка улавливания шлака в топке открытого типа с жидким шлакоудалени-ем // Известия Томского политехнического университета. — 2004. том 307. -№2.-С. 127-133.

260. Исследование аэродинамики и горения в топке котла БКЗ-420-140 применительно к вариантам замещения проектного топлива / А.В.Гиль,

261. A.C.Заворин, C.B. Красильников и др. // Известия Томского политехнического университета. 2007.-том 310. - № 1. — С. 175-181.

262. Пугач Л.И. Энергетика и экология. Новосибирск: Изд-во НГТУ,2003.-504 с.

263. Дубровский В.А. Повышение эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна. Красноярск: ИПЦ КГТУ,2004.-184 с.

264. Дубровский В.А., Потехин Г.А., Едемский О.Н. Пиролиз как способ снижения склонности минеральной части канско-ачинских углей к загрязнению поверхностей нагрева котлоагрегатов // Деп. в Информэнерго, 1983.-38 с.

265. Термическая обработка как стадия подготовки канско-ачинских углей к сжиганию / A.C.Заворин, Л.Г.Захарова, Е.Н.Некряч, А.К.Курганов. -Доклады V совещания по химии и технологии твердого топлива. Москва: Препринт ИГИ, 1988. - 10 с.

266. Заворин A.C., Захарова Л.Г., Чурилов М.И. К применению термической обработки бурого угля в технологии сжигания // Актуальные вопросы теплофизики, энергетика и экология: Сб.научных трудов под ред.академика

267. B.Е.Накорякова. Новосибирск: Изд-во ИТ СО АН СССР, 1991. - С.166-169.

268. Заворин A.C. Свойства минеральной части бурого угля и их проявления при энергетическом сжигании. Тезисы докладов международной научной конф. «Сопряженные задачи физической механики и экология». -Томск: Изд-во ТГУ, 1994. С.68-70.

269. Заворин A.C., Беляев С.А. Совершенствование топливоиспользо-вания и процессов тепломассообмена // Известия Томского политехнического университета. 2000. - том 303. - № 1. - С.286-297.

270. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Установка для удаления шлака: A.c. № 1190151 СССР, 1985. Бюл. № 41.

271. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Способ подготовки и сжигания твердого топлива: A.c. № 1191678 СССР, 1985. Бюл. № 42.

272. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Способ подготовки твердого топлива к сжиганию: A.c. № 1204875 СССР, 1986. Бюл. № 2.

273. Заворин A.C., Мерзляков А.Н. Шлакосмывное устройство: A.c. № 1241023 СССР, 1986. Бюл. № 24.

274. Заворин A.C., Захарова Л.Г., Жемчугова Л.М. Способ подготовки к сжиганию твердого топлива: A.c. № 1407184 СССР, 1988.

275. Способ контроля за шлакованием поверхности нагрева парового котла / В.И. Рязанов, А.С.Заворин, В.С.Андык, В.М.Иванников: A.c. № 1537952 СССР, 1990. Бюл. № 3.

276. Способ получения теплоносителя в котельной установке с топкой жидкого шлакоудаления / А.С.Заворин^ А.Н.Мерзляков, О.И.Будилов, В.А.Гумиров: A.c. № 1560919 СССР, 1990. Бюл. № 16.

277. Заворин A.C., Некряч E.H., Курганов А.К. Пылеугольная топка:

278. A.c. № 1580114 СССР, 1990. Бюл. № 27.

279. Мерзляков А.Н., Заворин A.C. Способ сжигания измельченного топлива: A.c. № 1657861 СССР, 1991. Бюл. № 23.

280. Мерзляков А.Н., Заворин A.C. Способ работы котельной установки: A.c. № 1703908 СССР, 1992. Бюл. № 1.

281. Жемчугов А.Н., Заворин A.C. Вихревая топка: A.c. № 1749615 СССР, 1992.-Бюл. №27.

282. Способ контроля за шлакованием поверхности нагрева /

283. B.И.Рязанов, В.С.Андык, А.С.Заворин и др.: A.c. № 1802258 СССР, 1993. -Бюл. № 10.

284. Система подачи высококонцентрированной угольной пыли в топку / А.С.Заворин, А.Н.Жемчугов, А.К.Курганов и др.: Св. № 17803 РФ, 2001. -Бюл. №12.

285. К расчету возврата золы уноса в топку // А.Н.Жемчугов, А.С.Заворин, Д.Ю.Евдокимов, С.И.Коноплев В сб.научн.тр.: Исследование и конструирование паровых котлов. - Томск: Изд-во ТПУ, 1993. - С. 109-114.

286. Буваков К.В., Заворин A.C., Гладков В.Е. Морфологические особенности золы от энергетического сжигания бурого угля // Известия Томского политехнического университета. 2006. - том 309. - №5. - С. 136-140.

287. Опыт эксплуатации систем пылепитания с высокой концентрацией под разрежением // А.Г.Якимович, А.Ф.Кириченко, С.А.Степаненко и др. // Энергетик. 1988.- №1.-С.13-14.

288. Промышленные исследования некоторых способов подавления оксидов азота при пылеугольном сжигании углей Сибири и Казахстана /

289. B.В.Лисицын, Л.И.Пугач, Н.Н.Скерко и др. // Теплоэнергетика. 1988. - №8. - С.17-20.

290. Будилов О.И., Кувшинов Г.П. Опыт эксплуатации систем транспорта пыли высокой концентрации под разрежением котлов БКЗ-320-140 ПТ // Электрические станции. 1989. -№11.- С.53-55.

291. Идентификация минеральных компонентов неорганической части канско-ачинских углей / A.C. Заворин, К.В. Буваков, В.Е. Гладков, Л.Г. Кра-сильникова // Известия Томского политехнического университета. 2006. -том 309. -№4. - С.123-129.

292. Заворин A.C. Вязкостно-температурные зависимости для расплавленных угольных шлаков разного состава // Известия Томского политехнического университета. 2006. - том 309. - №2. - С. 182-188.

293. Заворин A.C., Раков Ю.Я. Численное моделирование процессов сжигания углей с учетом их минеральной части: состояние вопроса // Известия Томского политехнического университета. 2004. - том 307. - №1.1. C.122-126.

294. Заворин A.C., Раков Ю.Я. Феноменологические модели образования натрубных отложений в котлах // Известия Томского политехнического университета. 2005. - том 308. -№1. - С. 144-150.

295. Котлер В.Р. Развитие технологий факельного и вихревого сжигания твердого топлива // Теплоэнергетика. 1994. - №2. - С.63-67.