VIII Міжнародний форум “ Паливно-енергетичний комплекс України:

сьогодення та майбутнє ”Круглий стіл “Перспективи виробництва теплової та електричної енергії при утилізації твердих побутових

відходів в умовах мегаполіса”Київ, 22-24 вересня 2010 р.

Варламов Г.Б., Позняков П.О., Кузьменко Д.О., Супрун С.А.,Ткаченко А.С.

Высокоэффективная трубчатая технологыя сжигания Высокоэффективная трубчатая технологыя сжигания газов утилизации бытовых отходов мегаполисагазов утилизации бытовых отходов мегаполиса

Доповідач: проректор НТУУ “КПІ”, д.т.н., проф. Варламов Геннадій Борисович

Создание и внедрения высокоэффективных

технологий сжигания топлива Актуальность :

1. Назрела модернизация и реконструкция энергетического оборудования

( физически и морально устаревшая технология энергопроизводства )

2.Необходимость комплексного повышения энергетической эффективности и экологической безопасности энергопроизводства ( повышение стоимости энергоресурсов, вступление в силу с 2005г. Киотского протокола и т.д. и т.п.)

Сложности создания высокоэффективных технологий сжигания газа

1. Разрозненность существующих методов и способов повышения энергоэкологической эффективности сжигания газообразных топлив

2. Большая затратность и монопольная защищенность реализации зарубежных методов и технологий

3. Для всех используемых методов характерна селективность и неоднозначность влияния на разные показатели

4 . Не удается эффективно применять одни и те же методы в горелочных системах различного назначения (котлы,теплогенераторы,камеры сгорания ГТУ)

ТИПЫ ТРУБЧАТЫХ МОДУЛЕЙ

Тип модуля

Особенности смесеобразования

Конфигурация

ТМД Диффузионное без внутренней насадки

ТМДН Диффузионное с внутренней насадкой

ТМП Предварительное без внутренней насадки

ТМК Комбинированное

о

т

о

т

о

т

Структура диффузионных факелов

а – модуль ТМД;

б – модуль ТМДН с внутренней насадкой

в – модуль ТМД с внешней насадкой

Зависимость эмисии NOx и СО от схемы смесеобразования

( скорость воздуха ~25 м/с)

0

20

40

60

80

1,0 2,0 3,0 Alpha

NOx, ppm

ТМД

ТМДН

ТМКН

ТМП

В горелках на базе трубчатых модулей достигается минимизация эмисии

оксидов азота за счет:- комбинированного смесеобразования - на

20…30%;- стадийного горения - на 20…30%;

- прямоточности потока (снижения времени нахождения смеси в зоне горения) - на 20%.

Достигнутые результаты:

• Разработана техническая документация на горелки серии ДСГМ (всього 6 типорозмеров с тепловой мощностью от 0,3 до 12 МВт), на которые Межведомственной комисией утверджены технические условия на их производство и эксплуатацию (ТУ У 29.2-05417035-053-2003)

• Разработана техническая документация на агрегаты отопительные модульные поверхностного типа: АОМ-0.25, АОМ-0.315, АОМ-0.5, АОМ-1.0. и утверджены технические условия на их производство (ТУ У 28.2-05417035-050-2002).

• Совместно с Институтом газа НАНУ разработаны и внедряются контактные водонагревательные агрегати (теплогенератори) КАОМ для систем децентрализованного теплопостачання жилых и производственных зданий ( три типорозмера тепловой мощности 0,5; 1,0 і 2,5 МВт.

• Разработаны рекомендации по модернизации и осуществлены совместно с ОАО «Укргазпроект» предварительные мспытания камер сгорания ГТУ в составе ГПА на компресорних станцях магистральных газопроводов Украины (ДК «Укртрансгаз»)

• • Разработаны предложения для ГНТКГ “ЗОРЯ” –

“МАШПРОЕКТ” по созданию новых типов камер сгорания для реализации парогазових технологий, в том числе для ГПУ типа “Водолей”

ВИДЫ ГОРЕЛОЧНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ТРУБЧАТЫХ МОДУЛЕЙ

Двухконтурный по топливному тракту (ДСГМ-750).

Блочный тип (ДСГМ-30 та ДСГМ-75)

Встроенного типа с вертикальной компоновкой (ДСГМ-120)

Двухонтурный по топливному та воздушному трактам (ДСГМ-160)

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ КАОМ

№П/П

Наименование показателя

КАОМ-0,5

КАОМ-1,0

КАОМ-2,5

1 Тепловая мощность, МВт (Гкал/час)

0,5 (0,43) 1,0 (0,86) 2,5 (2,15)

2 КПД, % (расчет по Qнр) 106 (при температуре обратной воды – 40 С)

3 Рабочее давление природного газа

Низкое (< 5кПа) или среднее (10-30 кПа)

4 Температура нагрева воды, максимальная, С

90

5 Уровень автоматизации Автоматический запуск и поддержание заданного теплового режима при любых температурах внешней среды

6 Масса, кг 1600 2200 4000

7 Габаритные размеры (ширина, глубина, высота)

1,6 х 0,9 х 2,0 2,0 х 1,0 х 2,0

3,0 х, 1,6 х 2,5

Принципиальная схема горелки ДСГМ-120 для КАОМ-1,0

КАОМ -1,0

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА С СУЩЕСТВУЮЩИМИ АНАЛОГАМИ

Показатели Традиционный водогрейный котел

ВК-21

Тепло-генераторКАОМ-1

Мощность, Гкал/ч (МВт) 1 (1,16) 1 (1,16)

КПД, % 92 106

Удельный расход газа, м3/Гкал/ч 135,9 117,9

Ресурс отопительного сезона, час 5000 5000

Экономия за сезон: -газового топлива, м3/сезон-денежных средств, грн/сезон

______

90 00043 200

Срок окупаемости за счет экономии топлива, лет ___

1,25 или 15 мес.

Внедрение : місце, рік, кількість Институт газа НАНУ 2003р. 1шт.; - Завод «Прогресс» м. Бердичев 2004г. 1шт.; - ОАО «Теплокоммуненерго»,г.Суми 2000г.3шт.; -«Шебелинкогазвидобування» 2005г. 5шт.

Использование трубчатой технологии в газотурбинной

технике

Результаты предварительных испытаний камеры сгорания ГТУ в составе ГПА типа ГТК-10

Показатель Обо-зна-

чение

Ра-мер-ность

Труб-чатаягоре-лка

Штат-ная

горелка

Значе-ние по

ТУ

Приведенная мощность при номинальной температуре перед турбиной

Nепр кВт 8908 8908 10000

Приведенный расход топливного газа

Vtпр м3/год 2943 3313 3600

Удельный расход газа qтг. м3/кВтч 0,33 0,372 0,360КПД ГТУ при Nenp = const

% 31,56 28,03 29,0

Увеличение КПД % 3.53

Результаты предварительных испытаний камеры сгорания ГТУ в составе ГПА типа ГТ-750-6

Показатель Обозна-

чение

Раз-мер-ность

Труб-чатаягоре-лка

Штат-ная

горелка

Значе-ние по

ТУ

Приведенная мощность при номинальной температуре перед турбиной

Nепр кВт 5450 4200 6000

Приведенный расход топливного газа

Vtпр м3/год 2070 2430 2320

Удельный расход газа qтг. м3/кВтч 0.345

0.405 0,39

КПД ГТУ при Nenp = const

% 30,2 25,85 27,0

Увеличение КПД % 4.35

Общий вид жаровой трубы с трубчатой горелкой (ГПУ 16К – “ВОДОЛЕЙ”)

Уникальные аэродинамические и экологические свойства рабочего процеса

сжигания газообразного топлива в трубчатых модулях позволяют их эффективное

использование в горелочных системах:• паровых и водогрейных котлов• теплогенераторов поверхностного и контактного

типа (типа АОМ, КАОМ)• камер сгорания ГТУ• монарных ГПУ типа «STIG», «Водолей» • для агрегатов неограниченной тепловой мощности

Схема проточной части каталитической камеры

сгорания ГТУ на основе трубчатой технологии

1 – форкамера; 2 – смеситель-горелка трубчатого типа;3 – каталитическая насадка; 4 – термический реактор.

ДОЖИГАНИЕ ГАЗОВ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

Преимущества трубчатой тхнологии: - минимальные потери давления, высокая полнота дожигания и минимальная эмиссия NOx і CO,-возможность эффективной работы как в основном, так и в аварийном или резервном режимах эксплуатации

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРУБЧАТОЙ ТЕХНОЛОГИИ :

1 – возможность сжигания разнородных газов и их смесей;

2 - высокий уровень качественного дожигания газов утилизации отходов мегаполиса;

3 – высокие показатели екологической чистоты сжигания бытовых отходов

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРУБЧАТОЙ ТЕХНОЛОГИИ :

4 – возможность создания горелочных устройств неограниченной тепловой мощности с неизменно високим уровнем энергетической эффективности и экологической безопасности;

5 - широкий спектр регулирования нагрузки установки ( 10…100%) при неизменно высоком уровне энергоэкологичности сжигания топлива

6 – возможность проведения быстрой и недорогой модернизации установки за счет использования доступных материалов и не сложных технологических операций;

7 - незначительный срок окупаемости модернизаии (5…10 мес.)

НАУчнО – ТЕХНИІЧЕСКИЙ ЦЕНТР “ЭКОТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ”

НАЦІОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ“КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ”

ПРЕДЛОЖЕНИЯ по ТРУБЧАТОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1.Модернизация газосжигательных систем любой конструкции и мощности

2.Разработка и установка горелочных устройств на установки различных типов

3. Мобильная и быстроокупаемая модернизация сжигательных систем

4. Проектираование, разработка и монтаж горелочных систем на отечественные и зарубежные установки

энергетического и приводного типа

ТВА

• ТВА – все про нього

Особливості нового типу твердопаливного теплогенератора ТВА

Для опалення:

• Цехів• Виробничих залів• Складів• Ангарів

Паливо:

• Дрова

• Вугілля

• Тирса

• Паливні брикети(з соломи, лушпиння, соняшника, тирси)

Принцип дії

Потоки димових газіву теплогенераторі

Схема роботи ТВА

• Високий рівень спалювання

• Велика теплоакумулююча здатність

(збільшення періоду завантаження палива)

НАУчнО – ТЕХНИІЧЕСКИЙ ЦЕНТР “ЭКОТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ”

НАЦІОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ“КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ”

Варламов Геннадий Борисович д.т.н., проф.

проректор НТУУ “КПИ”,директор НТЦ “ЭКОТЭС”

e-mail: varlamov@kpi.ua

http://www.ntu-kpi.ua/ecotez