Термической стабильности

В середине 1981 г. в зарубежных странах изучалось, испытывалось на опытных установках и планировалось для промышленного освоения в течение 1982—1990 гг. более 10 различных технологий термической переработки сланцев в синтетическое жидкое топливо (СЖТ). По данным доклада на Мировой конференции «Мировые ресурсы горючих сланцев и их возможное использование» (США, 1981 г.), представленного крупнейшей в данной области корпорацией «Экссон», запасы горючих сланцев в США могли бы, в принципе, обепечить в течение 175 лет производство синтетического топлива до 400 млрд. т нефтяного эквивалента тн. э.) в год, на что потребовалось бы не менее 30 лет и 0,9— 1,5 трлн, долл в ценах 1981 г. Однако позднее программа развития производства СЖТ в США была полностью остановлена.

§ 7-1. Процессы термической переработки- твердых

Энерготехнологическими установками называют комплексы энергетических и технологических агрегатов, тесно связанных между собой и состоящих из энергоблока, блока термической переработки топлива, устройств разделения и очистки получаемых продуктов. В таких установках наряду с процессами чисто энергетическими (полное сжигание топлива, преобразование тепла в работу) осуществляются и процессы технологические (газификация, пиролиз или коксование топлив).

в) п о виду т о п л и в а, используемого в качестве источника для производства тепловой и электрической энергии: ЭТУ на органическом топливе (твердое, жидкое, газообразное) и атомные энерготехнологические установки (А ЭТУ), в которых органическое топливо используется лишь как сырье для производства химической продукций. Выработка тепловой энергии для термической переработки топлива, а также тепловой и электрической энергии для энергоснабжения производится на ядерном горючем.

Для обеспечения заданного выхода и качественного состава продуктов термической переработки топлива методом пиролиза-тнеоб-ходим технико-экономический выбор температуры нагрева и времени реагирования. В связи с этим основными вопросами, требующими наиболее полного изложения, являются:

—-------газообразные продукты термической переработки

Принципиальная схема установки термической переработки топлива с комбинированным теплоносителем:

ми сушку угля, циклоны /, охладитель полукокса 12 и емкость для хранения полукокса 24. В отделении газоочистки и смолоконденсации производится разделение продуктов термической переработки. Здесь размещаются: скруббер 20, электрофильтр 2, теплообменник 22 и емкость тяжелой смолы 21. Получение брикетов производится в отделении ///, в котором имеется конвейер 13, элеватор 14, бункер IS, смеситель 16, брикетный пресс 17, конвейер 19, термоокислительная камера 18 и склад брикетов 24,

Компоновка оборудования отделения термического разложения установки ТККУ-300 показана на 1-29 [6]. Здесь имеется коксо-нагреватель /, реактор 3, охладитель полукокса 6, коксопроводы 4 и 5 и теплообменник-адсорбер 2. Ширина ячейки отделения 28 м, высота верхней отметки оборудования 50 м. Комбинирование технологической и энергетической ступеней соответствует схеме, показанной на 1-30. Здесь в качестве топлива в парогенераторе используются следующие продукты термической переработки угля: пылевидный кок-сик, поступающий из электрофильтра ЭФ, циклона для очистки парогазовой смеси Ц и коксоохладителя, а также пиролизный газ из отделения конденсации и улавливания ОК.У. Однако этих продуктов может оказаться недостаточно для обеспечения заданной производительности парогенератора. Тогда в топку парогенератора дополнительно подается необходимое количество мелкозернистого коксика, являющегося товарным продуктом для металлургической промышленности или используемого в качестве адсорбента для очистки сточных вод. В топке парогенератора может также сжигаться легкая смола, по своим свойствам близкая к мазуту. Из части среднего давления турбины ЧСД в реактор технологической установки подается пар под давлением 0,6 МПа в количестве 0,14 кг/с.

ЭНИН имени Г. М. Кржижановского совместно с Институтом химии АН Эстонской ССР, НИИ сланцев и сланцехимическим комбинатом «Кивиыли» разработан метод термической переработки сланца [6]. Технологическая схема агрегата УТТ-3000, работающая по этому методу, приведена на 1-31. Здесь дробленый сланец (фракция О—15 мм) подается в аэрофонтанную сушилку АС, в которой производится его предварительный нагрев и подсушка дымовыми газами, поступающими из котла-утилизатора КУ с температурой 600° С. Смесь дымовых газов и подсушенного сланца направляется в циклон Д2 для их разделения. Затем сланец шнеком СШ подается в смеситель СМ и там смешивается с горячим твердым теплоносителем, поступающим из циклона Ц3. Отсюда смесь топлива и теплоносителя поступает

Технологическая схема агрегата УТТ-3000 для термической переработки сланца:

К числу важнейших характеристик крепежных материалов следует отнести их способность сопротивляться релаксации напряжений, высокую жаропрочность, высокую трещиностой-кость. Не менее важным также является обеспечение термической стабильности структуры и свойств материалов в условиях эксплуатации, в том числе отсутствие склонности к тепловому охрупчиванию.

3) расчете термической стабильности теплоносителя;

Параллельно с реакцией (2.38) протекают и другие процессы, приводящие к необратимому разложению че-тырехокиси азота. Полная скорость разложения N2O4 в контуре АЭС ВБРГД поэтому может существенно превышать скорость бимолекулярной реакции 2NO-*-N2O + + О. В связи с этим очевидной представляется необходимость экспериментального исследования термической стабильности реагирующей системы N2O4**2NO2:fcp 4=t2NO + О2 в условиях, близких к условиям, которые можно ожидать в контуре АЭС.

Исследование термической стабильности четырехоки-си азота (см. параграф 5 гл. II) показало, что необратимое разложение ограничивает использование N2O4 в качестве теплоносителя и рабочего тела АЭС областью температур Т^.900 °К. Максимальное давление цикла АЭС с N2O4 может быть выбрано в области давлений Р^200 атм [405]. При температуре Г=900°К и давлении Р = 200 атм, как следует из данных работ [393, 394], время релаксации т реакции (4.1) имеет величину порядка 10~4 сек. В этой области параметров устойчивое вычисление при использовании метода Рунге — Кутта будет достигаться при шаге A^lCr4 сек. С понижением температуры и давления значение т повышается. Так, например, при 7"=500°К и Р=\ атм время релаксации процесса (4.1) составляет около 102 сек. Аналогичным образом возрастает и шаг интегрирования.

В монографии рассмотрены физические, механические и технологические свойства молибдена и его промышленных сплавов, приведены результаты исследований природы низкотемпературной хрупкости металла, его термической стабильности и радиационной стойкости. Изложены результаты работ по изучению основных способов получения монокристаллов молибдена, пластической и термической обработки монокристаллического молибдена, а также по изготовлению из него ! катодов ТЭП.

Рассмотрим некоторые данные по термической стабильности молибдена и его сплавов. Нелегированный молибден в виде деформированного прутка имеет достаточно высокие значения

его рекристаллизации, т. е. повышением термической стабильности деформированного состояния.

Повышение уровня жаропрочных характеристик и термической стабильности молибдена может быть достигнуто путем совместного легирования элементами внедрения (углерод, азот) и элементами замещения — сильными карбидо- и нитридообразо-вателями (титан, цирконий). Из приведенных в табл. 3.6 отры-

Приведенные данные свидетельствуют о том, что при выборе того или другого сплава для изготовления из него деталей установок надо исходить не только из химического состава сплава, но и из технологии-получения данного вида полуфабрикатов, которая весьма существенно может сказаться на их термической стабильности.

т. е. даже при более высокой, чем для деформированного металла, температуре сохраняется существенное различие в прочности сплавов разной степени легированности и уровень прочности сплава II оказывается более высоким. Рост жаропрочности с повышением термической стабильности и увеличением количества легирующих добавок наблюдается также при испыта^ ниях сплавов на длительную прочность. При температуре испытания 1400°С и напряжении 10 кгс/мм2 долговечность сплава II в деформированном состоянии и после 50-часовых отжигов при 1600 и 1800°С составляет соответственно 7,5; 77,5 и 97,5 ч, долговечность сплава I после 50-часового отжига деформированного металла при 1600°С — 38,0 ч.

Известно, что фторизация аморфного кремния и получение смесей a-Si:F, a-Si: F : Н [90-92] приводит к повышению химической и термической стабильности a-Si и росту влияния легирования на свойства аморфного кремния. Исследование этих явлений с помощью методов ИК-спектроскопии [92-104], обратного резерфордовского рассеяния [106-107], анализа экстрагированных из a-Si газов [107-108] и РФЭС [106, 109] на сегодняшний день дает достаточно точную картину химической связи атомов фтора с сеткой матрицы a-Si. Однако замечено [ПО] некоторое несоответствие в идентификации природы пика ИК поглощения вблизи 1015 см"1 как пика, обусловленного колебательной модой растяжения связи Si- F. Результаты идентификации природы различных максимумов в ИК-спектрах в ряде работ сведены в табл. 2.3.1. Авторы [92] считают, что пик поглощения 1015 см"1