Возможности комплексного использования энергетических топлив для местной энергетики

Во многих регионах России актуально и остро стоит проблема диверсификации топливных ресурсов в направлении использования местных видов топлива с высокой степенью возобновляемости. Так как основные невозобновляемые ресурсы сосредоточены в Западной Сибири и на севере Европейской части, то их доставка потребителям центра Европейской части является чрезвычайно острой проблемой. Решение этой проблемы может быть связано только с освоением местных возобновляемых источников энергии, не требующих транспортировки огромных масс горючего.

В качестве такого энергетического ресурса целесообразно использование торфа, запасы которого в нашей стране очень велики. Вопросы совершенствования и разработки новых технологий производства местного топлива для коммунально-бытовых нужд, поднимающих конкурентную способность торфа по сравнению с привозными видами топлива (природный газ, мазут, уголь) возникают в связи с изменением топливной политики в данной области. Важным отличием торфа от других видов твердых топлив является то, что в естественном состоянии при залегании в залежи не может быть топливом из-за сильной обводненности (до 90 % воды) при малом содержании серы и золы.

В настоящее время торф для энергетических целей добывается в основном фрезерным способом, стоимость которого в несколько раз меньше кускового. Наиболее существенными недостатками фрезерного торфа является большая зависимость от погодных условий и высокая влажность готового торфа (40-45 %), а также большие потери при хранении. Кусковой торф в достаточной степени не пользуется спросом из-за плохого качества кусков, и как следствие большое содержание мелочи в готовой продукции. Для превращения торфа в топливо необходимо удалить максимальное количество воды. Процесс сушки является одним из способов повышения концентрации твердой фазы. Перспективным путем улучшения качества топливного кускового торфа считается изменение начальной структуры торфа, и тем самым получение конечного продукта требуемого качества. Основным методом воздействия на исходное сырье является механическое диспергирование. Оно приводит к изменению его физико-механических свойств, в результате которых снижается способность торфа к водопоглощению. Уменьшение размера куска приводит к увеличению периода постоянной скорости сушки и росте прочности готовой продукции. Управление процессами структурообразования возможно на ранней стадии сушки, когда влаго- содержание торфяной системы максимально и выше ее степень переработки. Изменяя влажность формования и степень переработки исходного торфяного сырья можно производить формованное торфяное топливо необходимого качества, устойчивое к внешним воздействиям и с меньшей крошимостью продукции.

Примером такого диспергирования являются торфяные гранулы, которые изготавливаются из фрезерного торфа. Со склада сырье дозировано подается цепным транспортером в смеситель, сюда же подаются продукты горения из теплогенератора и засасывается холодный атмосферный воздух. Первоначально смешиваются продукты горения и холодный воздух, пропорция смешивания регулируется автоматически, что обеспечивает поддержание заданной температуры теплоносителя. Затем теплоноситель смешивается с влажным сырьем и засасывается в барабанную сушилку. В барабане сырье захватывается лопастями и поднимается к верху, затем падает сквозь поток теплоносителя, постепенно продвигаясь к выходу. Высушенный торф засасывается в большой циклон за счет разряжения, создаваемого дымососом. В циклоне торф осаждается за счет центробежной силы и двигается вниз, а отработанный теплоноситель выбрасывается в дымовую трубу. Из циклона торф шлюзовым затвором дозировано подается в распределитель потока, затем попадает в одну из двух молотковых дробилок, где происходит окончательное измельчение сырья. С этого момента его принято называть мукой. Из дробилок мука попадает в циклоны, в первом происходит первичное отделение муки от воздуха, а во втором — окончательное. Из обоих циклонов мука подается шлюзовыми затворами в шнековый транспортер, далее поступает в наклонный шнековый транспортер, а из него попадает в бункер гранулятора. Внутри бункера находится устройство, препятствующее слеживанию муки. Из бункера мука подается шнековым питателем с регулируемой скоростью подачи в смеситель, сюда же от парогенератора подается пар либо вода. В смесителе происходит кондиционирование продукта, т.е. доведение влажности муки до уровня, необходимого для процесса гранулирования. Из смесителя увлажненная мука через отделитель ферромагнитных примесей выводится в пресс — гранулятор. В камере прессования мука затягивается между вращающейся матрицей и прессующими вальцами и продавливается в радиальные отверстия матрицы, где под действием большого давления происходит формирование гранул. Выдавленные из отверстий гранулы наталкиваются на неподвижный нож и обламываются. Обломанные гранулы падают вниз и через рукав кожуха выводятся из пресса. Гранулы, выходящие из пресса, имеют высокую температуру и непрочны, поэтому они транспортируются норией в охладительную колонку. Здесь через слой гранул вентилятором циклона всасывается воздух, который охлаждает гранулы и одновременно отсасывает часть несгранулированной муки в циклон. В процессе охлаждения влажность гранул уменьшается за счет испарения влаги, и в гранулах происходят физико-химические изменения. В результате они приобретают необходимую твердость, влажность и температуру. Особенностью таких гранул является то, что они изготавливаются без применения добавок и являются высокока­лорийным топливом (>15 мДж/кг). По расчетам комитета Госдумы РФ по энергетике, если принять стоимость торфа за 100 %, цена на уголь составит более 190 %, а на топочный мазут — 180-252 %.

Другим из направлений увеличения доли местныхвидов топлива в топливно-энергетическом балансе регионов и снижения потребления ввозимых энергоносителей является получение и использование в качестве котельного топлива суспензий на основе жидких углеводородов и твердых топлив. Применение мазута в качестве дисперсионной среды дает возможность получить устойчивую, не расслаивающуюся суспензию. В качестве дисперсной фазы возможно использование торфа, древесных опилок и древесного угля. Исследование реологических свойств таких топливных суспензий показало, что концентрация твердого вещества может достигать 20-30 %, что позволит частично заменить углеводородное топливо и снизить стоимость полученной энергии на 10-20 %. Кроме того при замене части углеводородного топлива древесным углем в получаемой суспензии снижается на 5-20 % содержание серы. В процессе сжигания такого топлива возможно (как и при сжигании топливной суспензии с применением торфа) снижение выброса диоксида серы в атмосферу в результате связывания ее минеральными компонентами. Содержание твердой фазы и воды свыше 30 % приводит к значительному увеличению вязкости топливной суспензии, что затрудняет ее использование в качестве котельного топлива.

Для местной энергетики перспективным является технология комплексного использования торфов и бурых углей с отходами углеобогащения. Не окисленные бурые угли в основном используются как энергетическое топливо, а окисленные угли, составляющие около 4-6 % общих запасов угля, рассматриваются как отходы угледобывающей промышленности и зачастую оставляются в пластах или выбрасываются с пустой породой в отвал. Одним из направлений переработки бурых и окисленных углей, а так же торфа, является получение гуминовых веществ, имеющих широкий спектр применения в различных отраслях народного хозяйства. Весьма интересным является применение гуматов — солей гуминовых кислот, в технологии производства водоугольных топлив. Гуматы (гумат натрия, кальция и т.п.) являются универсальными регентами-пластификаторами, со стабилизирующим и «разжижающим» действием, способствующие получению высококонцентрированных суспензий ( более 60 % твердой фазы). Более того, использование гумата натрия в технологии водоугольных суспензий выгодно и с экологической точки зрения, так как при наличии в топливе натриевых, кальциевых или магниевых солей гуминовых кислот, в начальный период горения происходит распад гуматов с образованием окисей металлов, которые активно реагируют с окислами серы, образующимися при сгорании пирита и сернистых органических соединений. При благоприятных количественных соотношениях в топливе гуматов и горючих сернистых соединений выделение окислов серы с дымовыми газами может отсутствовать даже при высоком содержании в угле горючих сернистых веществ.

Дата публикации: 02.03.2012

Похожие записи:

• Опыт регионального анализа ресурсов виэ на территории россии на основании расчетов суммарного удельного нормированного потенциала
• Развитие солнечной энергетики
• Использование энергии возобновляемых источников в процессе освоения северных территорий
• Нужна ли россии большая ветроэнергетика?!
• Состояние, проблемы и перспективы развития мировой и российской ветроэнергетики
• Перспективы использования ветроэнергетических установок в системах автономного электроснабжения северных территорий красноярского края