Сегодня вторник 14 августа 2018 г. 22:26
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№130июнь 2018Взгляд из будущего
Внедрение экологичного топлива для ТЭС
Среди 180 стран мира по уровню экологии Россия находится на 58 месте. Рейтинг в 2018 году составили в Центре экологической политики и права при Йельском университете. Говорить об экологической катастрофе в нашей стране, конечно, не приходится, однако в некоторых регионах ситуация весьма тревожная. К примеру, по данным статистов в 2017 году, 35 000 жителей из-за загрязнения атмосферного воздуха уехали из Красноярска. Снизить число выбросов в атмосферу в будущем может помочь проект томских политехников. Ученые ТПУ работают над запуском котельной на уникальном экологичном топливе, которое состоит из отходов производства угля – органоводоугольных (ОВУТ) топливных композиций. Такое топливо в несколько раз экологичнее угля, что позволит снизить количество опасных выхлопов с ТЭС. Подробнее об уникальной разработке рассказал доктор физико-математических наук, профессор ТПУ Павел Стрижак.

Фото: vuzopedia.ru
Томский политехнический университет

Этапы производства нового топлива

Одним из эффективных способов, обеспечивающих значительное снижение концентраций оксидов азота и серы, выбрасываемых ТЭС в атмосферу, и вместе с тем не требующих существенных затрат, является замена сжигаемого угля (в пылевидном состоянии) водоугольными и органоводоугольными суспензиями (ВУТ и ОВУТ). 
Приготовление ВУТ состоит из трёхосновных этапов.
Первая стадия (предварительное дробление) необходима для получения угольной крошки с фракцией 10-12 мм. Дробление осуществляется на стандартных дробилках (молотковых, щёковых и т. д.). Если в качестве сырья для приготовления ВУТ используется отходы углеобогащения (промпродукт, фильтр-кеки, угольные шламы), то данная стадия исключается из общей линии приготовления суспензий, так как угольные шламы состоят из очень мелкой (до 500 мкм) фракции угля. Приготовление ВУТ и ОВУТ из отходов углепереработки позволяет снизить расходы на помол до приемлемой фракции.
На второй стадии осуществляется мокрый помол до фракции менее 100-150 мкм. Данный этап является ключевым при приготовлении ВУТ, поскольку определяет его дальнейшие характеристики: гранулометрический состав, вязкость, стабильность и т. д. В ряде случаев на стадии мокрого помола в состав ВУТ могут быть включены различные добавки, необходимые для увеличения статической стабильности ВУТ, снижения вязкости или др. Также на данной стадии могут быть включены различные отходы производства: нефтеперерабатывающей промышленности, коммунальные и бытовые отходы, деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленностей.
Гомогенизация (третья стадия) необходима для получения однородной суспензии, без комков, с приемлемым гранулометрическим составом. В гидроударном узле мокрого помола (ГУУМП) мокрый помол и гомогенизация объединены и осуществляются одновременно.
Использование ВУТ и ОВУТ подразумевает количественное снижение концентрации NOx и SOx, образующихся при их сжигании. Сжигание суспензий не является способом газоочистки. Концентрации антропогенных выбросов снижаются исключительно за счёт процессов и химических реакций, которые протекают при зажигании и горении топлива.

Польза от проекта

Применение композиционных жидких топлив на основе отходов углепереработки с примесью нефтесодержащих и других отходов несёт большое социальное, экономическое и международное значение. 
Во-первых, станет возможным уменьшить многочисленные объёмы аккумулированных отходов, внушительные объёмы формирования и накопления которых вызывают опасения. Во многих странах практика переработки промышленными предприятиями своих отходов реализуется слабо. Только в Англии, Италии и Норвегии хоронят на полигонах до 60–78% отходов. Соединенные Штаты, но долю которых приходится более трети всех отходов планеты (240 млн тонн), отправляют под землю более половины.

Фото: sibecotechnics.ru, ichpw.pl
Испытания пилотной установки сжигания водоугольного топлива (ВУТ)

Во-вторых, будет существенно расширена ресурсная база топливно-энергетического комплекса для объектов теплоэнергетики многих регионов мира. Вовлечение индустриальных отходов также будет способствовать сбережению твёрдых и жидких углеводородов, а значит и снизит экологическую нагрузку на окружающую среду, вызванную необходимостью разработки новых месторождений.
В-третьих, будет повышена пожаровзрывобезопасность теплоэнергетических объектов, так как вместо легковоспламеняемых и пожароопасных топлив — угольной пыли, газа или мазута будут применяться влажные флотационные отходы, угольные шламы и другие индустриальные отходы в составе жидких композиционных топлив с более высокими температурами зажигания.
В-четвертых, за счёт смешивания отходов с водой можно существенно снизить концентрации наиболее опасных антропогенных выбросов. Доля угольного компонента заменяется экологически нейтральной водной составляющей. Помимо этого, вода способствует понижению температуры горения, что напрямую влияет на процессы формирования выделяемых при горении вредных газов.
В-пятых, при использовании фильтр-кеков, а также суспензий ВУТ и ОВУТ температура в камере сгорания снижается по сравнению со сжиганием угля в пылевидном состоянии, так как в составе суспензий содержится вода (расходуется значительная доля энергии на её испарение). Это приводит к тому, что снижение температуры в камере сгорания становится плавным и монотонным. Исключаются скачки температуры, что также приводит к увеличению паркового ресурса (и срока эксплуатации) теплонагруженного оборудования котельных установок.
В-шестых, вихревое сжигание ВУТ и ОВУТ характеризуется более полным выгоранием топлива, в результате чего образуется меньше золы. За счёт последнего снижается толщина золовых отложений на экранных трубах котла, в результате тепловосприятие труб повышается.
Помимо ТЭЦ и ТЭС промышленные предприятия являются постоянным потребителем энергоресурсов: строительные комбинаты, бетонные комбинаты, предприятия лёгкой промышленности и т. д. Для подобных предприятий помимо задачи снижения себестоимости важна также стабильность поставки топлива на собственные объекты и независимость от существующих лимитов.
Как правило, топливная составляющая играет значительную роль в стоимости конечного продукта. Водоугольное топливо позволяет предприятиям снизить топливные затраты на выработку тепловой и электрической энергии путём замещения весомой доли потребляемого мазута и (или) газа.
Для хранения ВУТ достаточно его поддержание при положительной температуре (+5…+10 градусов). Это означает, что при замене мазута на ВУТ помимо прямой экономии на топливной составляющей предприятия сэкономят и на содержании мазутного хозяйства, для которого требуется до 30% вырабатываемого тепла.
Области применения ВУТ: энергоёмкие предприятия (металлопроизводство, производство цемента, бетона и др.); производства по обжигу кирпичей и других строительных материалов; оранжереи и теплицы, особенно в северных районах; хлебопекарное производство.
Для большинства производств требуется подача тепла из стандартных котлоагрегатов. В этом случае внедрение ВУТ сопровождается стандартной модернизацией котельного оборудования либо установкой нового (при новом строительстве).

ВУТ в мире

Мировой опыт использования ВУТ достаточно широк и включает в себя значительный практический и научный вклад российских, китайских и японских исследователей. Сегодня тематикой ВУТ в Китае занимаются три исследовательских центра, создан Государственный центр водоугольных технологий, работают шесть заводов по производству ВУТ, а на котельных и электростанциях при сжигании водоугольного топлива производится до 2 млн кВт энергии. Крупнейшими проектами по внедрению ВУТ, реализованными в Китае, являются ТЭС в городах Маомин, Шаньтоу, Цзыбо, Жичжао, Тингдао. Существует пример приготовления ВУТ в Китае совместным японо-китайским предприятием Japan COM Co. Ltd и его дальнейшей транспортировки морскими танкерами до электростанции компании Joban Joint Thermal Power в Накосо, Япония (энергоблок 600 МВт, до 500 000 т в год). Корпорация Mitsubishi в Японии разработала промышленную технологию производства и сжигания угольно-мазутных суспензий.
С 1985 года на электростанции в Юкосака такое топливо используют в двух агрегатах мощностью 265 МВт каждый. В Накасо проведены испытания установки мощностью 7,5 МВт, потребляющей 3,2 т/ч топлива. Испытаны также агрегаты мощностью 60 и 100 МВт с потреблением ВУТ до 21 т/ч. Ряд ТЭС Японии приморского базирования, на которых была проведена необходимая модернизация систем сжигания и золоудаления, использует ВУТ в промышленном масштабе. Сжигание КЖТ производят совместно с мазутом в основном в ночное время или часы значительного снижения нагрузок.
В части работ показано, что наилучшие технические и экологические характеристики котлов достигаются при совместном сжигания пылевидного угля и водоугольной суспензии с долей ВУТ от 30 до 80% (в зависимости от режима работы) в тепловом балансе котлов. На газомазутных котлах также наиболее эффективно доля ВУТ может составлять от 25% до полного замещения газа (мазута), при этом максимальная доля ВУТ определяется зольностью исходного угля и наличием соответствующих систем золоулавливания.
Опыт перевода энергетических установок на сжигание КЖТ в России в прошлом столетии не так масштабен и успешен. Опытно-промышленное сжигание ВУТ было проведено в 1980-х годах в рамках крупной межотраслевой правительственной программы на котлах ПК-40 Беловской ГРЭС и ТП-35 Мин-Кушской ТЭЦ. 

Фото: ru.wikipedia.org
Паровой котел на водоугле. Мощность 35т/ч

С началом нового века технологии ВУТ внедряются на многих промышленных объектах. Специалистами предприятия совместно с учёными и специалистами ИТПМ (СО РАН) были осуществлены переводы котлов на ВУТ в котельных ЗАО «Коммунэнерго» (г. Кемерово), ОАО «Шахта «Тырганская» (г. Прокопьевск), ОАО «Шахта «Заречная» (г. Полысаево), ОАО «Хлеб» (г. Новокузнецк). По проектам ЗАО «НПП «Сибэкотехника» с участием ООО «Вихревые технологии сжигания» разработана и построена промышленная установка по приготовлению и сжиганию ВУТ в котельной пос. Енский Мурманской области, создан технологический комплекс по утилизации фильтр-кека в котельной ОАО «Междуречье», технологический комплекс по сушке зерна, работающий на ВУТ (совместно с СибИМЭ).

Перспектива ОВУТ в России 

В настоящий момент в Томской области запущен инвестиционный проект, направленный на создание первого в России опытно-промышленного участка подготовки и сжигания органоводоугольного топлива с применением промышленных и бытовых отходов. Данный проект направлен на промышленное внедрение технологии утилизации отходов на действующем источнике генерации с одновременным снижением стоимости топлива. Появится возможность создания топлива из местной сырьевой базы. Плановые сроки реализации проекта: 2018–2021 годы. Объект – группа угольных котельных в г. Томск. В основной состав проекта входят такие организации как НИ ТПУ, КузГТУ и ЗАО НПП «Сибэкотехника».
В соответствии с энергетической стратегией развития страны к 2030 году предусматривается увеличение объёмов угледобычи до 410 млн тонн в год. При этом доля углей, подлежащих обогащению, должна возрасти до 40% от общего объёма добываемых углей. В результате работы предприятий углеобогащения будет образовано около 240 млн тонн отходов обогащения. Углеобогатительные предприятия отрасли, расположенные в различных регионах страны, за длительный период работы уже накопили значительные, более 20 млрд тонн отходов углеобогащения. Можно сделать вывод, что в нашей стране есть достаточное количество ресурсов, а именно накопленных отходов углеобогащения, для масштабного внедрения водоугольного и органоводоугольного топлива в России. 
Сдерживающим фактором внедрения ВУТ и ОВУТ в топливно-энергетический комплекс до сегодняшнего дня служила низкая стоимость природного газа (от 60 долл. США/тыс. м3), и, следовательно, отсутствие мотивации для экономии. Внедрение суспензионного топлива также во многом зависит от местных органов власти и конкретных чиновников, у которых, с одной стороны, нет реального стимулирования улучшения ситуации с тепло- и энергоснабжением, а, с другой стороны, имеются устоявшиеся отношения с поставщиками угля, газа и мазута. 
Так сложилось, что до сегодняшнего дня технология ВУТ находилась в руках технически грамотных инженеров, однако не обладающих промышленным опытом работы с дорогими энергоресурсами в рыночных условиях, а также не способных к бизнес-администрированию. Между отработанной технической идеей и коммерческим продуктом существует огромная дистанция. Прежде, чем технология будет внедрена на промышленном уровне, должны быть решены вопросы ценообразования, бизнес-схемы взаимодействия, инвестиций и их защиты и т. д. 
Хотелось бы отметить, что в задачах масштабного использования органоводоугольного топлива не стоит полная замена традиционных энергоресурсов. Существует чёткое понимание, что энергопотребление растёт быстрыми темпами, по данным международного энергетического агентства, к 2040 году потребление возрастёт на 40%. Рост производственных мощностей не позволит отказаться от существующих энергоносителей и применять только ОВУТ (для этого потребуются огромные объёмы). Предполагается, что оптимальная доля вырабатываемой в России энергии за счёт сжигания суспензионного топлива должна оставлять около 20-25%. Особенно актуален переход на ОВУТ для регионов с развитой угольной и нефтяной промышленностью (Кемеровская область, Красноярский край, Томская область), а также там, где существуют проблемы с экологической обстановкой.
С экологической точки зрения переход на ОВУТ позволит существенно снизить нагрузку на окружающую среду. По данным международного отчёта BP Statistica lReview of World Energy, в 2016 году энергетический сектор России произвел 1,5 млн тонн оксидов серы и 1,6 млн тонн оксидов азота. Если принять, что 20% произведенной энергии будет вырабатываться за счёт органоводоугольных топливных композиций, то в среднем это обеспечит сокращение оксидов серы на 180 000 тонн, оксидов азота на 100 000 тонн.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Если принять, что 20% произведенной энергии будет вырабатываться за счёт органоводоугольных топливных композиций,
то в среднем это обеспечит сокращение оксидов серы на 180 000 тонн, оксидов азота на 100 000 тонн
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Ангелина Селина, Павел Стрижак, доктор физико-математических наук, профессор ТПУ.

Новости
 
Правительство РФ смягчит налоговый манёвр в нефтяной отрасли
Фото: vankorneft.rosneft.ruНа совещании у первого вице-премьера Антона......
 
 
«РМК» представила инвестпроекты на 180 млрд рублей
Фото: tomgok.ruНа международной промышленной выставке «ИННОПРОМ-2018» представители......
 
 
Компания «Эффективные энергосистемы» способствует развитию малой энергетики
Компания ООО «Эффективные энергосистемы» осуществила поставку запасных......
 
 
Промпроизводство в России за первое полугодие 2018 года выросло на 3%
Промышленное производство в России в период с......
 
 
Новинки ЛКМ представляет ГК «Сибирские купцы»
ГК «Сибирские купцы» предлагает потребителям целый ряд......
 
 
Проект ИНК в Усть-Куте поможет развитию северных территорий
Делегация правительства Иркутской области посетила производственные объекты......
 
 
Часть головного офиса «Русала» переедет в Красноярск в 2019 году
Компания «Русал» планирует перевести из Москвы в......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru