Чектыбаев Б.Ж., Степанова О.А.

Семипалатинский государственный университет имени Шакарима

Анализ эффективности использования угля разреза

Каражыра в топках энергетических котлов

 

Сегодня потребности в нефти и природном газе обеспечены на (50÷70) лет, по оптимистическим прогнозам (100÷150) лет и цены на них неуклонно повышаются. Несмотря на постоянный рост добычи, эти сроки в последние (20÷30) лет не уменьшаются в результате открытия новых месторождений и совершенствования технологий. Однако доля потребления угля в мире растет с каждым годом. Это вызвано тем, что запасы угля на нашей планете поистине огромны, их могло бы хватить на несколько столетий. Только геологически разведанные запасы угля оцениваются от 20 000 до 25 000 миллиард тонн. Промышленности требуются около 3 млрд. тонн в год, что хватило бы на несколько тысячелетий [1].

Отказаться от использования угля в энергетике сегодня невозможно и  поэтому необходимы решения, позволяющие повысить эффективность его сжигания, а также снизить или ликвидировать выбросы в атмосферу вредных веществ.

Угольная промышленность Казахстана является одной из наиболее крупных отраслей экономики страны. По подтвержденным запасам угля Казахстан занимает восьмое место в мире (4 % от общемирового объема запасов), третье место среди стран СНГ и первое место – по добыче угля на душу населения. Наиболее ценные для промышленности энергетические и коксующиеся угли сосредоточены на 16 месторождениях. Запасы каменного угля оцениваются в размере 75 млрд. тонн.

Крупнейшими производителями угля в Казахстане являются предприятия Павлодарской: ТОО «Богатырь Аксес Комир» (42,8 % от общереспубликанской добычи), разрез «Восточный» ОАО «Евроазиатская энергетическая корпорация» (20,7 %), ЗАО Майкубен-Вест» (3,3 %, в т.ч. 96,6 % общереспубликанской добычи бурых углей) и Карагандинской области: Угольный департамент ОАО «Испат-Кармет» (12,3 %) и Угольный департамент «Борлы» корпорации «Казахмыс» (8,7 %). На перечисленных 5 производителей приходится 87,7 % добычи угля в республике [2].

На сегодняшний день угольная отрасль обеспечивает выработку в Казахстане 80 % электроэнергии, практически стопроцентную загрузку коксохимического производства, удовлетворяет потребности в топливе коммунально-бытового сектора и населения.

В Восточно-Казахстанской области расположено месторождение каменного угля марки Д (148 км от г. Семей). Уголь добывается открытым способом. Разведанные запасы месторождения оцениваются в 1 млрд. тонн. Ежегодная добыча и реализация достигли показателя более чем в 4,5 млн. тонн в год. В перспективе предприятие намерено выйти на проектную мощность 5 млн. тонн угля в год. Основными потребителями угля месторождения Каражыра в настоящий момент являются цементные и металлургические предприятия ВКО, Усть - Каменогорская ТЭЦ, Риддерская ТЭЦ, Гортеплокоммунэнерго г. Семей, практически весь коммунально-бытовой сектор ВКО и Алматинской области, все пограничные районы Алтайского края РФ [3].

Основные характеристики угля приведены в таблице 1 [3].

Как видно из приведенных данных, уголь Каражиры обладает сравнительно высокой теплотой сгорания, высоким выходом летучих, имеет относительно низкую зольность, влажность, небольшое содержание серы и азота. Уголь относится к твердым о чем говорит коэффициент размолоспособности Kло равный 1,06.

Из всего выше сказанного можно сделать заключение, что уголь разреза Каражыра является достаточно хорошим энергетическим углем, а добыча его открытым способом делает его особенно привлекательным.

 

Таблица 1 - Качественная характеристика угля марки «Д» (ДВ) ТОО «Каражыра ЛТД»

№ п/п

Показатели

Единица измерения

Индекс

Величина средняя

1

Влага общая

%

Wtr

14,00

2

Влага аналитическая

%

Wa

5,90

3

Влага гигроскопическая

%

Wги

8,09

2

Зольность

%

Аd

25,0

3

Выход летучих веществ

%

Vdaf

47,00

4

Высшая теплота сгоания

ккал/кг

Qsdaf

7016

5

Низшая теплота сгорания

ккал/кг

Qrd

4500

6

Сера общая

%

Std

0,40

7

Углерод

%

Cdaf

73,30

8

Водород

%

Hdaf

5,70

9

Азот

%

Ndaf

1,41

10

Кислород

%

Odaf

19,40

12

Плавкость золы

0С

 

 

 

Температура начала деформации

 

tA

1200

 

Температура плавления

 

tB

1500

 

Температура жидкоплавкого состояния

 

tC

1500

13

Индекс размолоспособности по ВТИ

ед

Kло

1,06

 

Уголь месторождения был открыт в 50-х гг. прошлого столетия, однако из-за его расположения на территории Семипалатинского испытательного полигона он не получил развития. И только в 1993 году была начата разработка месторождения.

В виду сравнительно недавнего начала разработки месторождения отсутствуют исследования и соответственно рекомендации по его наиболее эффективному использованию в энергетических котельных агрегатах.

В настоящее время в энергетических котлах наиболее распространены  топки с факельным сжиганием угля. Котлоагрегаты с такими топками имеют достаточно высокий кпд достигающий 95 %. Благодаря их высокой эффективности и отработанности технологии изготовления и эксплуатации они получили наибольшее применение во всем мире.

На эффективность топок с факельным сжиганием влияют многие факторы, однако определяющими являются потери от механической и химической неполноты сгорания. Эти потери зависят от вида угля и соответственно для каждого вида имеют наименьшие оптимальные значения.

Однако для каменных углей с содержанием летучих Vг > 25 % [4] потеря тепла от механической неполноты сгорания в несколько раз больше чем от химической неполноты сгорания, следовательно для таких углей целесообразнее стремится к уменьшению потерь от механической неполноты сгорания.

Потеря тепла от механической неполноты сгорания сильно зависит от тонкости помола топлива, резко возрастая с угрублением помола по сравнению с оптимальными значениями.

Целью исследований было определение значений оптимальной тонкости помола R90 для угля разреза Каражыра для сжигания в топках энергетических котлов. Этапы проведения исследований представлены на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 1 – Этапы проведения работы

 

Для решения поставленной цели решаются следующие задачи:

- определение оптимальной степени помола топлива;

- определение потерь от механической неполноты сжигания;

- выбор пылеприготовительного оборудования и горелок.

Решение этих задач позволит повысить эффективность использования местного угля и получить соответствующий экономический эффект.

 

 

Список использованных источников.

1.     А. Шейндлин. «Размышления о некоторых проблемах энергетики»// «Наука и жизнь». №8 2004 г. С. 15-20.

2.     Клякин В.В. Доклад «Состояние и перспективы развития угольной промышленности Республики Казахстан». Семинар ЕЭК ООН по экологически чистым угольным технологиям.

3.     www.ltd.kz .

4.     Левит Г. Т. Пылеприготовление на тепловых электростанциях. М.: Энергоатомиздат, 1991. – 384 с.