ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ Е.И. Карпенко**, В.Е. Мессерле**, Ю.Е. Карпенко* *Отраслевой Центр Плазменно-Энергетических Технологий. - презентация

1 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ Е.И. Карпенко**, В.Е. Мессерле**, Ю.Е. Карпенко* *Отраслевой Центр Плазменно-Энергетических Технологий РАО «ЕЭС России», Гусиноозерск, Россия **Улан-Удэнский Филиал Института Теплофизики СО РАН, Улан-Удэ, Россия Бурятский Научный Центр, отдел физических проблем и лаборатория плазменных процессов, Улан-Удэ, Россия

2 ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ Электродуговой плазмотрон постоянного тока мощностью до 350 кВт.

3 Прямоточная плазменно-топливная система: 1- плазмотрон, 2 – аэросмесь, 3 – вторичный воздух, 4 – стенка топки котла, 5 – топка. ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

4 Турбулентная плазменно-топливная система с камерой ЭТХПТ. ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

5 Схема расположения горелок котла КВТК-100 Нерюнгринской ГРЭС ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

6 Фотография топки котла Ch-200 мощностью 200 МВт Баодийской ТЭС, оснащенного 4 прямоточными ПТС, в процессе плазменной растопки Фотография топки котла Ch-200 мощностью 200 МВт Баодийской ТЭС, оснащенного 4 прямоточными ПТС, в процессе плазменной растопки (вид сверху) ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

7 Снижение мехнедожога топлива (q 4 ) при плазменной стабилизации горения пылеугольного факела с ростом удельных энергозатрат (Qуд) на процесс. Cнижение концентрации NOx при плазменной стабилизации горения пылеугольного факела с ростом удельных энергозатрат (Qуд) на процесс.

8 ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДА ЖИДКОГО ШЛАКА Схема плазменной стабилизации выхода жидкого шлака в топках с жидким шлакоудалением с использованием надподовых ПТС: I – надподовая ПТС; II – основная пылеугольная горелка; III – линия пода котла.

9 ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ПАРО-ВОЗДУШНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ГАЗА Газ на выходе имеет следующий состав [об.%]: CO = 17.4, H 2 = 8.7, CH 4 = 1.5, CO 2 = 4.7, N 2 = 67.5, NOx= ppm, SOx= ppm. Схема комбинированного промышленного газификатора

10 I – бункер пыли, II – пылепитатель, III – газификатор, IV – пылеугольная горелка, V – ПТС, VI – топка, VII – вентилятор, VIII – смесительпыли; 1 – канал от циклона в бункер пыли, 2 – пылепровод от пылепитателя к горелкам, 3 – пылепровод от пылепитателя к ПТС, 4 – тракт выхода сингаза, 5 – общий тракт слабоподогретого воздуха, 6 –общий тракт присадки воздуха на мельницу, 7, 8 – тракт слабоподогретого воздуха, 9 – общий тракт первичного воздуха, 10 – индивидуальный подвод воздуха к смесителю пыли, 11, 12 – общий тракт вторичного воздуха к ПТС и горелкам, 13 – стенка топки, 14 – индивидуальный тракт подачи сингаза в топку. Схема компоновки комбинированного плазменного газификатора с энергоблоком 200 МВт Гусиноозерской ГРЭС. ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ПАРО-ВОЗДУШНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ГАЗА

11 ПЛАЗМЕННАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ И ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА 1 - плазменный газификатор, 2 - камера разделения газа и шлака, 3 - шлакосборник, 4 - камера удаления синтез-газа, 5 - диафрагма, 6- камера гидратации, 7 - пылепитатель, 8 - охлаждающая система, 9, 10 - система электропитания, 11, 12 - устройство подачи стержневого электрода, 13 - парогенератор, 14 - предохранительный клапан, 15 - опора шлакосборника. Схема плазменной установки для газификации углей.

12 Фотография плазменной установки для газификации угля. ПЛАЗМЕННАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ И ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

13 Пилотная установка для газификации углей с совмещенным плазменным реактором постоянного тока мощностью 1 МВт: 1 – камера гидратации; 2 – камера вывода отходящих газов; 3 – бункер пыли с пылепитателем; 4 – механизм подачи электродов; 5 – плазменный газификатор; 6 – лестница; 7 – несущая конструкция; 8 – шнековый шлакоудалитель. ПЛАЗМЕННАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ И ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

14 Плазменный реактор (газификатор) : 1 – электрическая дуга; 2 – графитовая засыпка; 3 – графитовая футеровка; 4 – водоохлаждаемая крышка; 5 – патрубок подачи угольной пыли; 6 – изолятор с системой уплотнения электрода; 7 – графитовый электрод; 8 – патрубок подачи пара; 9 – рубашка водоохлаждения реактора; 10 – патрубок подачи электрода для зажигания дуги; 11 – кольцевой графитовый электрод; 12 – электромагнитная катушка; 13 – графитовая диафрагма; 14 – патрубок вывода синтез-газа; 15 – камера разделения газа и шлака; 16 – патрубок вывода шлака. Пламя синтез- газа, полученного газификацией каменного угля ПЛАЗМЕННАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ И ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

15 ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ В СОРБЕНТЫ Схема плазменной установки для переработки энергетических углей в углеродные сорбенты: 1 – ПТС; 2 – плазмотрон; 3 – бункер угольной пыли; 4 – камера ТХПТ; 5 – бункер угольной дробленки, 6 – камера ТХПТ угольной дробленки.

16 ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗМАЗУТНОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ В НАКЛОННЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ Схема воспламенения аэросмеси в существующей обжиговой печи (слева) и с использованием ПТС (справа): 1 – аэросмесь; 2 – мазутная форсунка; 3 – вторичный воздух; 4 – вращающаяся обжиговая печь; 5 – зона горения; 6 – ПТС с 3 плазмотронами, расположенными под углом 120 О ; 7 – конец зоны горения.

17 ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ОГПН Схема установки для сжигания остатков глубокой переработки нефти (ОГПН) с использованием ПТС: 1 – вращающаяся печь; 2 – ПТС; 3 – плазмотрон; 4, 5– источник электропитания плазмотрона; 6 – бункер угольной пыли; 7 – пылепитатель; 8 – вентилятор; 9 – форсунка подачи ОГПН; 10 – подогретые ОГПН; 11 – охлаждающая вода; 12 – сжатый воздух. Традиционная технология: расход природного газа м 3 /ч. Технология ПТС: расход угля - 2 т/ч; Мощность плазмотрона кВт; ОГПН - 12 т/ч;

18 ПЛАЗМЕННО-ЦИКЛОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБЖИГА КИРПИЧА Схема обжига кирпича на кольцевой печи с плазменно-циклонным принципом сжигания топлива: 1 - кольцевая печь; 2 - футерованный короб подачи горячих газов; 3 - горячие газы; 4 - циклонная топка; 5 - жидкий шлак; 6 – доработка шлака; 7 - утилизатор шлака; 8 – плазмотрон; 9 - бункер сырого угля; 10 - питатель угля; 11 – мельница; 12 - сепаратор пыли; 13 – дутьевой вентилятор. Для производства 20 млн. кирпичей в год необходим расход угля через ПТС - 1 т/ч.