Speaker
Description
При разработке различных энергетических проектов может возникать потребность анализа нескольких вариантов решений при наличии комплекса влияющих факторов. Под «решением» понимаются конкретные установки, топлива, оборудование, местоположение предприятия и т.п. Часто решение может быть принято на основе опыта специалистов или при явном преимуществе одного из возможных вариантов. Однако с увеличением количества альтернатив и/или влияющих факторов задача выбора осложняется. В таких случаях могут использоваться аналитические инструменты многофакторного анализа.
В энергетической сфере методы многофакторного анализа широко используются как для оценки новых топлив, так и для анализа работы каких-либо установок и станций. Показатели, рассматриваемые различными научными группами, достаточно типичны и могут быть объединены в группы технологических, экономических, экологических и социальных. В данной работе изучены возможности применения методов многофакторного анализа для оценки низкосортных топлив для нужд теплоэнергетики. В качестве объекта исследования рассмотрены высоковлажные смеси (разновидности водоугольных суспензий) на основе отходов разного происхождения (угольные шламы, биомасса, отработанное техническое масло, бурый и каменный угля).
Метод взвешенных сумм являлся основой расчета показателей эффективности в данной работе. Алгоритм метода включал следующие этапы: (а) выбор параметров, характеризующих эффективность топлива; (б) нормирование абсолютных значений параметров. Данный шаг проводился отдельно по каждой категории параметров. Нормирование выполнялось относительно значения, которое считалось наилучшим среди полученных значений для всех топливных смесей; (в) вычисление показателя эффективности в каждой группе параметров.
Значения рассчитанных показателей всегда находятся в диапазоне от 0 до 1. Чем выше значение, тем более эффективно топливо по совокупности каких-либо показателей.
При вычислении значений итогового показателя эффективности топлив использованы следующие группы критериев:
1. Стоимость (приоритет – минимальное значение).
2. Энергетические характеристики: удельная теплота сгорания (приоритет – высокое значение); зольность (приоритет – минимальное значение); время задержки зажигания (приоритет – минимальное значение); температура зажигания (приоритет – минимальное значение); температура горения (приоритет – высокое значение).
3. Экологические характеристики: концентрация NOx в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация SO2 в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация CO2 в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация CO в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация H2O в дымовых газах (приоритет – минимальное значение).
4. Реологические характеристики: вязкость (приоритет – минимальное значение); стабильность (приоритет – максимальное значение).
5. Распыление: числа Вебера и Рейнольдса (приоритет – минимальное значение); радиус капель (приоритет – минимальное значение); угол раскрытия факела (приоритет – максимальное значение).
6. Дробление и фрагментация: время до реализации условий дробления (приоритет – минимальное значение); соотношение площади поверхностей вторичных капель и площади поверхности исходной капли топлива S1/S0 (приоритет – максимальное значение).
Среди изученных топлив, основными компонентами которых являлись угольные шламы и угли разной степени метаморфизма, наиболее перспективными стали смеси из угольных флотационных отходов. Это обусловлено их низкой стоимостью, хорошими показателями стабильности и вязкости, а также приемлемыми энергетическими и экологическими характеристиками. С учетом большой социальной значимости утилизации низкосортного сырья можно сделать вывод о приоритете использования угольных шламов в качестве основы для приготовления топливных суспензий. Расчет относительных показателей эффективности топливных смесей проводился на основе экспериментальных данных.
Самая большая вариация интегрального показателя (0.440–0.887) наблюдалась в категории «Вязкость и стабильность». В остальных категориях (энергетика, экология, распыление, дробление) значения интегрального показателя изменялись, в среднем, в диапазоне 0.5–0.8. Итоговый показатель эффективности, учитывающий 17 отдельных составляющих из шести крупных категорий, имел максимальное значение (0.723) для топлива «50% фильтр-кек угля марки Г, 50% вода» в случае, когда максимальный приоритет отдается минимизации выбросов при сжигании топлива.
База данных по абсолютным, относительным и интегральным показателям для суспензий различного состава может быть использована для технико-экономического обоснования применения низкосортных топлив в энергетике, проектирования или модернизации участков подготовки, подачи, сжигания топлива, очистки дымовых газов и др.
Исследование поддержано грантом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение №075-15-2020-806 (договор №13.1902.21.0014). Экспериментальное определение экологических показателей горения топлив выполнено при поддержке РФФИ (проект № 18-43-700001).
| Affiliation of speaker | Tomsk Polytechnic University |
|---|---|
| Publication | Impact Factor journals |
| Position of speaker | senior lecturer |
