Отсюда следует важнейшая проблема теплоэнергетики: вытеснение М. из топливного баланса пылеугольных ТЭС. Решение этой задачи возможно практически только на базе применения плазменных технологий безмазутного воспламенения пылеугольного факела, основанных на термохимической подготовке топлив к сжиганию.
Традиционные технологии повышения эффективности топливоиспользования, в основном, исчерпали свои возможности как в техническом, так и в эколого-экономических аспектах и радикально решить проблему сокращения расхода М. на пылеугольных ТЭС не могут.
К настоящему времени в России разработаны и освоены следующие ПЭТ топливоиспользования: безмазутная растопка котлоагрегатов, подсветка пылеугольного факела; стабилизация выхода жидкого шлака в топках с жидким шлакоудалением; ЭТХПТ, лежащая в основе плазменного воспламенения угольной пыли; ППГ и ПААГ; плазменный пуск традиционных газификаторов и КП У.
Плазменными системами безмазутной растопки (ПСБР) на базе ЭТХПТ оснащены и успешно эксплуатируются более 20 пылеугольных котлов на 11 ТЭС в России, Монголии, Украине, Казахстане, Китае и Северной Корее паропроизводительностью от 75 до 670 т/ч.
Накопленный опыт работы в области ПЭТ показал, что без глубокого понимания особенностей воздействия НП на угольную пыль, выяснения причин ее энергетической эффективности в процессах термообработки углей и собственно места НП в энергетике невозможно эффективно разрабатывать новые и совершенствовать существующие ПЭТ. С другой стороны, опыт эксплуатации плазменных систем воспламенения углей на ТЭС подтвердил их высокую энергетическую и эколого-экономическую эффективность, по сравнению с традиционными системами растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения факела.
Низкотемпературная (электродуговая) плазма (ЭП), используемая в энергетике, представляет собой частично ионизированный (в целом электрически нейтральный) газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, радикалов, продуктов диссоциации, электронов и ионов с концентрацией заряженных частиц 1010-1018 см-3, температурой 2000-20000 К и степенью ионизации 10-10-10-7. Радиус Дебая в низкотемпературной плазме заключен в диапазоне 10-7-10-2 см, что обычно, намного меньше линейных размеров занимаемого плазмой объема (1-10 см).
Определив таким образом понятие “НП”, рассмотрим ее роль и место в электроэнергетике. По прогнозам Мировой энергетической конференции (МИРЭК-XII) доля возобновляемых источников энергии (гидроэнергетика, ветроэнергетика, солнечная и геотермальная энергия, энергия приливов и отливов и т.д.) в топливно-энергетическом балансе мира даже в 2020 г. не превысит 13 %, а доля ядерной энергетики - 12 %. Это означает, что 75 % в мировом топливно-энергетическом балансе будут представлять ТЭС на органическом топливе. В сумме с атомными электростанциями (АЭС) их доля составит 87 %.
I. Место низкотемпературной плазмы в энергетике.
В таблице 1 приведены параметры НП.
Как видно из таблицы 1, НП может быть квазиравновесной (термической), когда температура плазмы, то есть температура тяжелых частиц, близка к электронной температуре (ЭП высокого и сверхвысокого давления, стационарная лазерная плазма). В случае неравенства температур тяжелых частиц (нейтральных атомов, ионов) и легких электронов (разряд низкого давления, тлеющий разряд, ВЧ и СВЧ плазма) говорят о неравновесной плазме. В равновесной термической плазме задание одной температуры и концентрации заряженных частиц полностью характеризует ее состояние, а температура такой плазмы определяет не только ее энергию, но и распределение частиц по скоростям (максвелл-больцмановское распределение), описываемое уравнениями Максвелла-Больцмана.
Рассмотрим структурные уровни преобразования вещества при производстве тепловой энергии из органического и ядерного топлива, как основных источников энергоснабжения. Органические топлива имеют углеводородную основу и тепловая энергия (Qi) высвобождается в них, главным образом, за счет следующих химических реакций окисления углерода и водорода до их оксидов (СО2, СО и Н2О):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.