SESSION: Power Plants life cycle extension, new clean coal technologies | Produženja radnog veka elektrana i novih ekološki čistih tehnologija
papers selected for Symposium Session titled: Power Plants life cycle extension, new clean coal technologies | Produženja radnog veka elektrana i novih ekološki čistih tehnologija
« BACK TO SESSIONS LIST
Prof.dr Vera Šijački Žeravčić, dipl.inž.met. - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , mr Gordana Bakić, dipl.inž.maš. - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , mr Miloš Đukić, dipl.inž.maš. - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Bratislav Rajičić, dipl.inž.maš. - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu
title: NEDOSTACI ZAKONA O JAVNIM NABAVKAMA I ŠTETE PROUZROKOVANE NJEGOVOM PRIMENOM KOD KOTLOVA DOMAĆIH TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA
Abstract text
Iako je danas popularno govoriti o kvalitetu proizvoda i procesa generalno i pri tome se pozivati na brojne standarde, preporuke i norme, ponekad izgleda da je to samo fasada a svakako i pokriće za proizvođače i trgovce, bar kada je reč o materijalu različitih kotlovskih cevi za termoenergetska postrojenja, da mogu da isporučuju materijale neprihvatljivog kvaliteta. Da bi to bilo moguće bilo je neophodno promeniti postojeće standarde koji se tiču materijala za termoenergetsku opremu na takav način ne samo da su maksimalno zaštićeni već i da se neka krucijalna ispitivanja potpuno izbace iz upotrebe ili se uopšte ne primenjuju pri kontroli kvaliteta materijala/proizvoda pre isporuke. Naravno, ne treba zaboraviti da se standardi prave prema velikim proizvođačima opreme. Svakako, ako kupac opreme želi da dopunski proveri kvalitet materijala koji će da ugradi u svoje postrojenje, on to može da zahteva u ugovoru (i tu postoje određena oganičenja) ali uz određenu cenu. Situacija možda i ne bi bila tako loša da postojeći zakon o javnim nabavkama nema određene nedostatke – mora da se prihvati ona ponuda koja je najjeftinija, bez obzira da li kod kupca opreme postoji saznanje da ta oprema nije kvalitetna i da će njenom ugradnjom da se poveća broj otkaza postrojenja. Cilj ovog rada je da prikaže nove probleme (kao da ih nema dovoljno) naših termoenergetskih postrojenja zbog nabavke materijala po propisima zakona o javnim nabavkama i njihove ugradnje.
INADEQUACIES OF THE PUBLIC TENDERS AND DAMAGES CAUSED WHEN USED ON THE DOMESTIC THERMAL POWER BOILERS
Abstract: Although it is a common practice to speak in general about the quality and production process of a product and at the same time invoking numerous standards, recommandations and norms, it would appear that this is only a facade used by the producers and salesmen of the inadeaute quality materials to cover-up the real issues dealing with the bolier tubes used in the thermal power stations. In order to achieve this goal it was necessary to change the existing materials standards for the thermal power equipment not only to provide the maximal protection for the supplier but also to completly eliminate the crucial testing procedurs or to make these unapplicable for the qualty control of the materials/products before delivery. Natrurally, it should not be forgotten that the standards are made to suit the major suppliers of the products. Clearly if the buyer desires to conduct additional tests in order to verify the materials quality to be built in the respective equipment he can stipulate this in the initial contact (for which there are certain limitations) but for a price. The situation may be as bad as it may appear providing the exisiting laws covering the public purchases is not flawed that is that the lowest offer has to be accepted irrespective of the fact as to whether the buyer is aware of the poor quallity that can lead to an increased number of outages. The aim of this work is to point out to the new problems (as if there are not enough) encountered by our termal power equipments when purchasing the materials in accoradance with the public purchasing practices and their installation.
mr Gordana Bakić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Ljubinka Vujnović - PD TE Nikola Tesla , Miloš Vlajić - PD TE NIkola Tesla
title: MOGUĆI PROBLEMI U EKSPLOATACIJI ZAVARENIH SPOJEVA ČELIKA P91 I NISKOLEGIRANIH TOPLOTNOPOSTOJANIH ČELIKA
Abstract text
Apstrakt: Prema dosadašnjim iskustvima u primeni relativno novog čelika sa 9% Cr iskristalisala se njegova »delikatna priroda« i po pitanju njegove proizvodnje, ali i po pitanju zavarivanja. Posebna nepoznanica su zavareni spojevi između niskolegiranih CrMoV čelika i čelika P91, pre svega što su sve preporuke date na osnovu ispitivanja izvedenih za zavarene spojeve koji su kombinacija 2,25 Cr1Mo – P91 čelika sa dodatnim materijalom koji odgovara ovim čelicima. Za zavarene spojeve koji su kombinacija čelika klase CrMoV – P91, tehnologije zavarivanja ne predviđaju uvek izmenu dodatnih materijala i temperatura termičke obrade, iako CrMoV čelici imaju znatno bolje vremenske osobine od čelika klase 2,25Cr1Mo. Ovaj rad ima za cilj osvetljavanje ovog problema, što je od značaja za naša revitalizovana postrojenja, kod kojih su novi parovodi mahom, iz tehnoekonomskih razloga, izvedeni kao kombinacija cevi od CrMoV čelika i fazonskih komada od čelika sa 9%Cr. Posebna pažnja je biti posvećena anomaliji koja generalno nastaje kod raznorodnih zavarenih spojeva između niskolegiranih čelika i čelika sa 9%Cr – mekoj zoni razugljeničanje na strani čelika sa nižim sadržajem hroma. Ponašanje ove zone u dužem vremenskom periodu (npr. 100000 h ili 200000 h koliki je projektni vek novih parovoda), je pod velikim znakom pitanja zbog njenih loših karakteristika otpornosti, što posebno ima značaja kod zavarenih spojeva kod kojih se u radu generišu značajni sistemski naponi.
POTENCIAL EXPLOITATION PROBLEMS OF DISSIMILAR WELDED JOINTS P91 STEEL - LOW ALLOY HEAT RESISTANTE STEELS
Abstract: The existing expereince with the use of steel containing 9% Cr has revealed its 'delicate nature' not only in reagard to its production but also its weladability. Of particular interest are dissimilar welded joints between the low-alloyed CrMoV steels and P91 steel since all the recommendations are made based on the testing of welded joints made of combination 2,25 Cr1Mo – P91 with additions corresponding to these steels. For the welded joints made with the steels CrMoV – P91 the welding technologies do not provide changes in the contact of the added materials and thermal treastment temperature despite tha fact that CrMoV steels have superior againg characteristics as compared with the 2.25 Cr1Mo class. The aim of this work is to enlighten the nature of this problem which is essential for the revilization of our thermal stations with hig pressurize pipings which are, for techoeconomical reasons, made using a combination of CrMoV steel pipes and steel pieces containing 9%Cr. Particular atetnion is given to the anomaly which generally occurs with the welds between low-allyed steels and steel with 9% Cr in the soft carbon depleted zone at the side os steel having lower Cr content. Due its poor mechanical charactersitics the behavior of this zone over a long period of time (for instance 100000 h or 200000 h corresponding to the designe piping life) is questionable which is of considerable importance with the welded joints subjected to consideable system stresses.
mr Gordana Bakić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Prof.dr Vera Šijački Žeravčić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , mr Miloš Đukić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Bratislav Rajičić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Đorđi Biljanovski - PD JP TE Nikola Tesla , Predrag Đorđević - JP EPS Direkcija za strategiju i investicije
title: VOĐENJE ZAPISA O OTKAZIMA I KODIRANJE OŠTEĆENJA CEVNIH SISTEMA KOTLOVA TE POSTROJENJA U CILJU UTVRĐIVANJA I OTKLANJANJA GLAVNIH UZROKA OTKAZA
Abstract text
U ukupnom broju prinudnih zastoja termoenergetskih postrojenja u okviru Elektroprivrede Srbije, cevni sistemi kotlova imaju najveće učešće (preko 60%). Ovako velikom broju zastoja doprinosi niz faktora - od činjenice da su naša postrojenja uglavnom stara, preko goriva izrazitih erozivnih karakteristika, do niza drugih uticajnih faktore koji ni do danas nisu najjasnije identifikovani. Rešavanje pitanja učestalih propuštanja cevnih sistema kotlova neophodno je raditi sistematski, po toku koji je vrlo logičan i opšteprihvaćen u svetu. Jedan od prvih zadataka je kodiranje oštećenja pri vođenju zapisa o otkazima. U ovom radu poseban akcenat je stavljen na sistematizaciju otkaza, vođenje zapisa o otkazima i kodiranje oštećenja koja su izazvali otkaze cevnih sistema. Ispravnim vođenjem zapisa, moguće je izvući niz zaključaka o glavnim uzrocima koji su doveli do pojave otkaza, generalno o stanju pojedinačnih grejnih površina, ali i o stanju cevnog sistema posmatranog kotla. Takođe, tačno identifikovanje mehanizma oštećenja omogućuje primenu vrlo konkretnih mera za sprečavanje otkaza ili govori o tome kojom brzinom bi oštećenje moglo da se razvija i utiče na pouzdanost sistema u budućem radu. Uspostavljanjem adekvatne sistematizacije otkaza, na jednom postrojenju je moguće usmeriti mere održavanja i režim proizvodnje u pravcu otklanjanja uzroka i generalno, korektivne mere i odluke o eventualnoj zameni grejnih površina, zameniti preventivnim merama koje bi dalekosežno mogle da spreče pojavu velikog broja otkaza i budu osnova za uvođenje modernijih sistema održavanja.
RECORDING AND CODING DAMAGES OF THE THERMAL POWER BOILER TUBING SYSTEMS AIMED AT DETERMING AND ELIMINATING THE MAIN CAUSES OF OUTAGES
Abstract: The majority of the outages of the thermal power stations within the Elektroprivrede Srbije is due to the boiler piping system (over 60%). The cause for such a large number of outages is the fact that our power stations are basically old, with erosive coal as fuel, and also affected by a number of other factors that are still not indentified. To resolve this problem of unschceduled outages and failures of boiler piping system a widely accepted systematic approach to the problem is essential.
One of the most important is tasks is damage coding to be used for the outage redordings.In this work particular attention was given to the systematization of the outages, evidencing the outages and coding the damages causing the failure of the boiler tubing systems. Proper documnetation of the outages provides determination of the main causes leading to the outages, the general state of the individual heating surfaces and also the boiler tubing system under scrutiny. In additions, damage mechanisms were identified thus enabling the application of the proper preventive measures as well as rate of damage was determined which can affect the future system reliabilty
As follow up measures, it is possible to improve the measures of maintenance and regimes of production aimed eventaully of their removal as well as implementing corrective measures and eventual replacement of the heating surfaces using preventive measures which could in the future reduce boiler tube failure rate and be base for modern maintenace systems.
mr Miloš Đukić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Prof. dr Vera Šijački Žeravčić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , mr Gordana Bakić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Bratislav Rajičić - Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu , Prof. dr Biljana Anđelić - Tehnički fakultet Čačak, Univerzitet u Kragujevcu
title: PREPORUKE ZA SMANJENJE BROJA OTKAZA NA CEVNIM SISTEMA KOTLOVA DOMAĆIH TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA
Abstract text
Otkazi na cevnim sistemima kotlova domaćih termoelektrana i dalje predstavljaju jedan od glavnih uzročnika zastoja, kao i pada raspoloživosti i pouzdanosti celog postrojenja. Uzroci otkaza kotlovskog postrojenja su mnogobrojni a saznanje o tome koji je mehanizam oštećivanja kotlovskih cevi prouzrokovao otkaz vrlo malo znači sa eksploatacionog stanovišta bez informacije o stvarnim uzročnicima kao i stepenu i brzini razvoja oštećenja. Savremeni koncepti održavanja, zasnovani na radu do realnog iscrpljenja radnog resursa komponente/opreme, u svojoj osnovi imaju definisanje i vremenski dirigovano sprovođenje tehno-ekonomski optimizovanih preventivnih i prediktivnih mera održavanja. Međutim, koncept prediktivnog održavanja, koji se zasniva na praćenju kritičnih parametara procesa, ne može u potpunosti da ukaže na uzročnike kao i mogućnost pojave lokalnog razaranja kotlovskih cevi koje su tokom eksploatacije npr. izložene koroziji i eroziji kao i izrazito oštrim i nestacionarnim radnim uslovima. Iskustva iz eksploatacije savremenih termoenergetskih postrojenja u svetu ukazala su da je primena savremenih koncepta održavanja najčešće dala nepotpune rezultate, jer njihovom primenom nije moguće u potpunsti korigovati projektne i eksploatacione greške, detektovati prisustvo grešaka u materijalu i izradi, niti u potpunosti sprečiti organizacione i ljudske propuste u sprovođenju procesa vođenja i održavanja kotlovskog postrojenja. Cilj ovog rada je da ukaže na najčešće uzročnike otkaza na kotlovskim cevnim sistemima domaćih termoelektrana posebno sa aspekta korozije i erozije, definiše preporuke i smernice za smanjenje broja otkaza, kao i da istakne prednosti i ograničenja pojedinih pristupa u održavanju.
Boiler tube failures still present one of the leading cause of forced outages of thermal fossil fuel power plants and lose of power plant availability and reliability. Boiler tube failure causes are numerous. Despite the fact that the majority of boiler tube damage mechanisms are relatively well clarified, individual information about damage mechanism is of limited interest from the plant operation point of view without information about actual root causes and rate of damage. Contemporary maintenance concepts like RCM and RBM are actually based on techno-economically optimized preventive and predictive measures whose practices are chronologically defined. A noticeable trend among many power plant utilities is the emphasis on maintenance improvement in general and predictive maintenance based on process indicators monitoring in particular. However applicability of preventive maintenance to the boiler tubing system was limited because majority of boiler tube failures are local failure due to hostile environment-corrosion/erosion or variable operating codition and hence using process indicators to detect them is not a simple task. Shortcomings of contemporary maintenance concepts are also connected to the fact that most tube failures are related to boiler and plant design flaws, operational changes and upsets or material and fabrication defects, and it stands to reason that they will occur at essentially random intervals due to usually different causes. The aim of this paper is to indicate on most frequent boiler tube failure causes on domestic thermal power plants (particularly from the aspects of corrosion and erosion), define recommendation measures for reducing of forced outages due to failure on boiler tubing system and also to emphasize the advantages and disadvantages of individual maintenance concepts and practice.
Miloš Milić - PD Termoelektrana “ Nikola Tesla ” d.o.o, Obrenovac , Zoran Stojanović - PD Termoelektrana “ Nikola Tesla ” d.o.o, Obrenovac , Milorad Jovanović - PD Termoelektrana “ Nikola Tesla ” d.o.o, Obrenovac
title: POVEĆANJE SNAGE, EFIKASNOSTI I POUZDANOSTI RADA BLOKOVA TE “NIKOLA TESLA B” (TENT-B)
Abstract text
Imajući u vidu zahteve za podmirivanje povećane potrošnje električne energije u Republici Srbiji ( posebno u zimskim uslovima ), Rukovodstvo TENT- a donelo je odluku za realizaciju projekta EKO-RAM u cilju povećanja snage, efikasnosti i pouzdanosti rada blokova TENT- B.
Na osnovu prethodno izvršenih proračuna, analiza i ispitivanja postrojenja blokova, došlo se do saznanja da je tehnički moguće ( pri određenim uslovima ) i ekonomski opravdano da se na blokovima TENT- B projektovane snage 2*620 MW, snaga poveća za 50 MW po bloku.
Nakon izvršenih rekonstrukcija i podešavanja na bloku utvrdiće se parametri za optimalan rad blokova.
Dragan Kalaba - Fakultet tehničkih nauka Univerziteta u Prištini , Dejan Čikara - Fakultet tehničkih nauka Univerziteta u Prištini , Z. Nadeždin - Fakultet tehničkih nauka Univerziteta u Prištini , N. Čamagić - Fakultet tehničkih nauka Univerziteta u Prištini
title: ODREDJIVANJE VREMENSKE PERIODE PREVENTIVNOG ODRŽAVANJA KOTLOVSKOG POSTROJENJA U TERMOELEKTRANI GACKO
Abstract text
Rad ima za cilj odredjivanje vremenskog perioda preventivnog održavanja na kotlovskim sistemima Termolektrane GACKO primenom TEORIJE POUZDANOSTI.
Vremenska perioda preventivnog održavanja određena je na osnovu analize zastoja na kotlovskom postrojenju Termolektrane GACKO u periodu od 2000. do 2006. godine.
Dobijeni rezultati eksploatacionim ispitivanjem potvrđeni su teorijski Vejbulovom raspodelom.
Branko Govedarica - Rudnik i TE Gacko
title: EFEKTI REVITALIZACIJE NADZORNO-UPRAVLJAČKOG SISTEMA TE GACKO
Abstract text
U radu je kratko opisan DCS Ovation, proizvođača Westinghouse, USA, sa akcentom na koncept realizacije i osnovne karakteristike u Termoelektrani Gacko. Kroz uočene eksploatacione probleme i njihovu analizu, došlo se do zaključka o neophodnosti revitalizacije sistema za nadzor i upravljanje, što je i realizovano u remontu Termoelektrane 2007. godine. U zaključku rada su dati, sa administratorsko-korisničkog aspekta, najvažniji dosad uočeni komparativni efekti i performanse novog – revitalizovanog, u odnosu na dosad korišteni hardver i softver sistema za nadzor i upravljanje blokom snage 300 MW TE Gacko.
Slobodan Đekić - JP Elektroprivreda Srbije, Direkcija za strategiju i investicije , Aleksandar Jakovljević - JP Elektroprivreda Srbije, Direkcija za strategiju i investicije , Miomir Rajović - JP Elektroprivreda Srbije, Direkcija za strategiju i investicije , Dejan Vuksanović - JP Elektroprivreda Srbije, Direkcija za strategiju i investicije
title: ИСКУСТВА У РАЗВОЈУ И ПРИМЕНИ РЕЗУЛТАТА ИСПИТИВАЊА СТАЊА МЕТАЛА ТЕРМОЕНЕРГЕТСКИХ ПОСТРОЈЕЊА ЕЛЕКТРОПРИВРЕДЕ СРБИЈЕ
Abstract text
Сагледавајући неумитно старење опреме термоенергетских постројења, већ током осамдесетих година прошлог века започело се у Електропривреди Србије, тадашњем ЗЕП-у, са спровођењем испитивања стања метала најстаријих термо постројења Електропривреде Србије (ТЕ Колубара А и др.). Тада се у циљу коришћења искустава земаља са развијеном термоенергетиком започело са израдом првих студија посвећених утврђивању стања и продужењу радног века опреме. Као последица сталне тенденције пада расположивости термоенергетских постројења и предугог одлагања условљеног, пре свега општим околностима у земљи, тек се у другој половини деведесетих година прошлог века започело са реализацијом програма испитивања стања метала опреме која ради на високим температурама и притисцима.на највећим термоенергетским постројењима ЕПС-а (ТЕ Никола Тесла А, ТЕ Костолац А). При томе је редослед реализације програма испитивања комплетних блокова био заснован на стању, односно потреби за продужењем радног века, реконструкцији и модернизацији. Као резултат вишегодишњег спровођења програма детаљних испитивања стања метала са проценом преосталог радног века на нивоу разматраног блока, створене су подлоге о стању за већину термоенергетских постројења Електропривреде Србије. Поменуте подлоге су послужиле као ваљана подлога код израде инвестиционо - техничке документације, односно израде Тендерске документације за извођење захвата рехабилитације термо блокова. Приликом припреме и извођења контрола стања метала виталних компоненти примењен је систематски научни приступ заснован на искуствима великих електропривреда у свету. Због специфичности опреме и општих околности у којима је започет рад (ембарго УН и друго), поменути општи приступ је током времена усавршаван и оптимизиран. Уведена методологија утврђивања стања метала виталних компоненти термоенергетских постројења сагласна је са укупном процедуром припреме и спровођења инвестиционих захвата у Електропривреди Србије. Сарадња са научним и пројектним организацијама, институтима и факултетима омогућила је оптимизацију сваког од програма, као и благовремено извођење комплетних програма уз примену најсавременијих знања у овој области. На основу стечених искустава и добијених извештаја о стању метала планирани су и изведени опсежни захвати продужења радног века термоенергетских постројења (ТЕНТ А1-А5, Костолац А1). Изведени радови на постројењима су значајно допринели побољшању расположивости блокова и свих осталим показатеља рада термоелектрана (повећање снаге и производње електричне енергије, смањење емисије честица на нормана прописани ниво и др.).
E.I. Karpenko - Branch Centre of Plasma-Power Technologies of Russian J.S.Co. “UPS of Russia”, Gusinoozersk, Russia , V.E. Messerle - Research Institute of Experimental and Theoretical Physics, Almaty, Kazakhstan , A.B. Ustimenko - Research Department of Plasmotechnics, Almaty, Kazakhstan
title: PLASMA-FUEL SYSTEMS APPLICATION IN HEAT-AND-POWER ENGINEERING.
Abstract text
To increase efficiency of solid fuel utilization, to decrease share of fuel oil and natural gas in fuel balance of Thermal Power Plants (TPP) and to decrease harmful emissions plasmachemical technology of coals ignition, gasification and combustion was developed. Plasma-fuel systems (PFS) were created to realize this technology. PFS are combination of pulverized fuel burners with DC arc plasma torches. The main idea of PFS is to replace fuel oil or natural gas by products of plasmachemically processed pulverized coal. It was experimentally proven that PFS increases efficiency of coal ignition and combustion, eliminates fuel oil expenditure for start up and flame stabilization, decreases unburned carbon, NOx, SOx, and V2O5 emission. PFS have been tested in different countries at 29 power boilers steam-productivity 75 to 670 t/h equipped with different types of pulverized coal burners. At PFS testing power coals of all ranks (brown, bituminous, anthracite and their mixtures) were incinerated. Volatile content of them was from 4 to 50%, ash varied from 15 to 56% and heat of combustion was from 1600 to 6000 kcal/kg.
Using PFS fuel oil is replaced by pulverised coal, which is a subject to thermochemical pre-process to the combustion within the PFS. In this technology part of the coal/air mixture is fed into the burner where the plasma-flame, having a locally high concentration of energy, induces gasification of the coal and partial oxidation of the char carbon. The resulting coal/air mixture is deficient in oxygen, the carbon being mainly oxidized to carbon monoxide. As a result, a highly reactive mixture of combustible gases and partially oxidized char particles are obtained at the exit of the PFS. On entry to the furnace, this combustible mixture is easily ignited. This allows prompt ignition and much enhanced flame stability of the main portion of the coal flame which is not directly treated by the plasma. Activation of coal combustion by this means eliminates the need for supplementary fuel consumption (fuel oil or natural gas), traditionally used for the start-up of a coal-fired furnace.
Recently interest to application of the PFS at TPP increases except China where 87 % of electrical power is produced at coal fired TPP in Kazakhstan, Russia, Turkey, Korea, and India in which segment of pulverized coal fired TPP in power engineering is 80, 30, 47, 50, and 70% correspondingly. At present for some of these countries TPP PFS with DC plasma torches of 200 kW power are projected. The engineering solutions are being developing for the boilers of steam productivity of 75 to 1650 t/h at Shekhtinsk TPP (Kazakhstan), Reftinsk TPP (Russia), Yatagan TPP (Turkey), Shan-si TPP, South See – Tzin-nen TPP (China).
A.S. Askarova - Department of Physics, al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan , E.I. Karpenko - Branch Centre of Plasma-Power Technologies of Russian J.S.Co. “UPS of Russia”, Gusinoozersk, Russia , O.A. Lavrichshev - Research Institute of Experimental and Theoretical Physics, Almaty, Kazakhstan , V.E. Messerle - Research Institute of Experimental and Theoretical Physics, Almaty, Kazakhstan , A.B. Ustimenko - Research Department of Plasmotechnics, Almaty, Kazakhstan
title: MODELLING OF PLASMA SUPPORTED COAL COMBUSTION IN FULL-SCALE BOILER
Abstract text
Traditional technologies of solid fuels combustion account for higher level of pollutant emissions in comparison with incineration of liquid and gas fuels. However, the fraction of heat and electric power produced by coal-fired thermal power plants will increase and by 2020 it will have exceeded 50%. Plasma activation promotes more effective and environmentally friendly power coals usage. Effective development of a new coal technology is impossible without modelling and numerical investigation of the processes.
This paper presents the results of numerical simulations of the plasma thermochemical enhancement of coal for ignition and combustion in a furnace chamber. The calculations were performed for a low-rank bituminous coal of 44% ash content. Two kinetic mathematical models were used for investigation of the processes of air-fuel mixture plasma activation, ignition and combustion. The first was a 1D model “Plasma-coal”. It describes a two-phase chemically reactive flow in a plasma-chamber with an internal source of heat, i.e. an arc or plasma flame. The kinetic scheme consists of 116 chemical reactions including stages of coal devolatilisation, reactions of the gas phase volatile material and heterogeneous reactions of carbon oxidation. Data to enable a 3D numerical simulation of coal combustion in a furnace chamber were collected. The 3D numerical experiments were performed with the help of the “FLOREAN” code applied to a boiler having 475 t/h steam productivity. The furnace is equipped with 12 tangential three-channel burners. Burners are mounted in two layers, 6 burners in every layer. A comparative analysis of the coal combustion process enhanced through four, six and twelve plasma-fuel systems with and without plasma activation was carried out. Distributions of temperatures, velocities, component concentrations (CO, CO2, N2, NOX, O2, etc.) were determined for different sections of the furnace. As a result of the numerical experiments, the advantages of the plasma technology have been clearly demonstrated.
The combined application of the two well-known and reliable models has enabled a comprehensive image of the processes occurring in plasma-fuel systems for coal activation to be obtained. Comparison of the calculated results with the experimental data obtained in the laboratory and under industrial conditions reveals good agreement.
