Водоугольные возможности

Опубликовано в Альтернатива, Нетрадиционные источники, Статьи | 1 коммент.

Для производства водоугольного топлива могут быть использованы каменные угли любых марок

О перспективах использования водоугольных суспензий «ЭнергоБизнесу» рассказал доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского НАН Украины Анатолий МАКАРОВ.

— Анатолий Семенович, когда Вы начали заниматься разработкой водоугольных суспензий?

— В 1984 году наш Институт посетили специалисты московского ВНИИПИгидротрубопровод и предложили «расшифровать» итальянское чудо в виде водоугольной суспензии. Уже через полтора месяца поставленная задача была успешно решена.

Поскольку при приготовлении суспензии используется достаточно ценный разжижитель, я сомневался, что такой вид топлива будет иметь хоть какую-то экономическую целесообразность. Тем более, как выяснилось позже, данное направление ранее разрабатывалось и в Москве, но 10 лет назад было закрыто как антинаучное.

После получения специалистами нашего Института водоугольной суспензии, нам был предложен бюджет на открытие собственной лаборатории. В дальнейшем она стала заниматься созданием водоугольного топлива (ВУТ), в т.ч. для строящегося в то время углепровода Белово-Новосибирск.

УГЛЕПРОВОД БЕЛОВО-НОВОСИБИРСК

В 1989 г. началась эксплуатация углепровода Белово-Новосибирск протяженностью 265 км. ВУТ производилось в г.Белово, а сжигалось на Новосибирской ТЭЦ-5.

Основными задачами проекта были отработка возможности транспортировки ВУТ по углепроводу, а также отработка режимов горения ВУТ в энергетических котлах Новосибирской ТЭЦ-5. За время работы углепровода на Новосибирскую ТЭЦ-5 было отправлено до 300 тыс т ВУТ.

Проект был планово убыточным и в 1993 г. прекратил существование.

— Какие марки угля наиболее перспективны для получения ВУТ?

— Водоугольное топливо может быть приготовлено из каменных углей практически любых марок: от длиннопламенных и газовых до слабоспекающихся и даже антрацитов. Оно также может быть произведено из бурых углей марок Б3, Б2 и Б1.

При этом для приготовления ВУТ может быть использована речная вода, канализационные стоки, вода угольно-шахтных предприятий и промышленные отходы.

— А в условиях нашей страны?

— Конечно, лучшими марками угля для приготовления ВУТ являются длиннопламенные и газовые угли с зольностью более 10%. Например, для углепровода Белово-Новосибирск мы производили ВУТ на основе углей марок Г и Д с содержанием массовой доли угля в суспензии 63%.

Однако, учитывая ситуацию в нашей стране, необходимо, конечно, экспериментировать и с другими марками. Такими как Б3, Б2 и даже Б1, несмотря на то, что в бурых углях уже содержится до 50% воды, а сама специфика приготовления ВУТ основана на увеличении концентрации твердой доли в смеси.

Мы используем и несколько марок углей одновременно. Ведь те же бурые угли имеют свои преимущества перед, скажем, антрацитами: хотя бурый уголь и обладает меньшей калорийностью, но у него большой процент летучих веществ, что положительно сказывается на процессе сжигания ВУТ и т.д.

Подходящим сырьем для ВУТ можно считать и т.н. угольные шламы — отходы производства углеобогатительных фабрик. Среди запатентованных разработок Института коллоидной химии и химии воды НАН Украины — получение композиционного ВУТ с использованием угольных шламов.

Свойства ВУТ из каменных и бурых углей*

Марка угля	Обозначение	Исходный уголь			ВУТ
		Wrt, %	Аd, %	Qri, МДж/кг (Гкал)	Wrt ,%	Аd, %	Qri, МДж/кг (Гкал)
длиннопламенный	Д	11	12	24.0	35	12	16.9
газовый	Г	8	16	25.3	33	16	17.8
отощенно-спекающийся	ОС	6	15	27.4	30	15	19.8
слабоспекающийся	СС	8	17	26.0	35	17	17.6
тощий	Т	7	20	25.1	30	20	18.3
антрацит	А	10	13	26.0	35	13	18.1
бурый	Б3	25	18	16.9	48	19	11.0
	Б2	33	7.0	16	50	7,0	11.3
	Б1	53	17	8.56	60	17	6.9

*Приведенные в таблице данные получены на основании реальных экспериментов, проведенных ФГУП «Гидротрубопровод» (РФ) в период проектирования и строительства углепровода Белово-Новосибирск.

— Где может быть использовано ВУТ?

— Водоугольное топливо может быть использовано как основное, дополнительное или резервное топливо. Поскольку стоимость газа неуклонно растет, при проектировании вновь строящихся электростанций необходимо предусматривать внедрение эффективных технологий сжигания угля, среди которых — применение ВУТ.

На мой взгляд, сжигание угля в виде ВУТ позволит энергогенерирующим компаниям не только снизить зависимость от постоянно дорожающих газа и мазута, но и улучшить при этом экологические показатели.

— Если, действительно, ВУТ может «дать фору» другим альтернативным видам топлива, то почему оно до сих пор нигде не используется в нашей стране?

— Дело в том, что после закрытия углепровода Белово-Новосибирск, над этой проблематикой не работали более десяти лет. Нам еще повезло, что интерес к этой теме проявило ЗАО «АНА-ТЕМС» (г.Днепропетровск) в лице его генерального директора Александра Егурнова. Занимаясь разработкой техники и технологии обогащения угля, эта компания разглядела в ВУТ решение многих проблем водно-шламового хозяйства фабрик. Сейчас наш институт сотрудничает с «АНА-ТЕМС» в направлении разработок ВУТ на основании угольных шламов.

Не так давно к нам обратилось одно небольшое предприятие из г.Свердловска Луганской обл. с просьбой создать ВУТ из антрацитов малой зольности.

В общем, какое-то движение началось, что не может не радовать. Но без государственной поддержки направление так и останется на «местечковом» уровне.

— А кто в мире наиболее успешно работает в области применения ВУТ?

— Наибольших успехов в применении ВУТ добился Китай, который начинал изучать эту сферу практически одновременно с нами. Однако китайцы уже давно обошли нас и перевели ТЭС на водоугольное топливо.

В России ряд энергетических установок уже работает на водоугольных смесях. Там  есть и производители соответствующего технологического оборудования для приготовления, транспортировки и сжигания ВУТ.

КОМПОЗИЦИОННОЕ ВУТ

Одним из главных направлений использования антрацита и отходов углеобогащения может стать  создание на их основе композиционного водоугольного топлива (КВУТ), включающего также бурый уголь, запасы которого в Украине весьма значительны. Его реакционная способность на порядок выше, чем антрацита, а температура воспламенения значительно ниже, что обеспечивает качественное сгорание КВУТ.

КВУТ представляет собой высококонцентрированную дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются частицы угля или шлама, а дисперсионной средой — вода (например, сточные воды фармацевтических, нефтеперерабатывающих предприятий и др.).

Реакционная способность КВУТ выше, а температура воспламенения ниже, чем исходного угля. КВУТ присуща высокая степень выгорания горючей массы. При его сжигании происходит восстановление окислов азота и серы, в результате чего объемы выбросов вредных веществ сокращаются в 1.5–2 раза по сравнению со сжиганием угля в пылевидном состоянии.

Специалисты Института коллоидной химии и химии воды разработали способ приготовления высококонцентрированного седиментационно-устойчивого маловязкого КВУТ на основе бурого угля и антрацита.

Для исследования использовались бурые угли с влажностью 45%, зольностью 20% и антрацит с влажностью 4.3%, зольностью 1.3%. В качестве диспергирующей добавки применялась натриевая соль лигносульфоновой кислоты (ЛСТNa) вместе с NaOH. В КВУТ из антрацита и бурого угля массовая доля твердого вещества доведена до 65%, что не удавалось при приготовлении КВУТ на одном буром угле.

Проведенные в Институте исследования показали, что на основе бурого угля и антрацита можно получать текучее, стабильное, не требующее дополнительной подготовки перед сжиганием КВУТ с приемлемыми теплотехническими свойствами.