Возможности комплексного использования энергетических топлив для местной энергетики

Для производства водоугольных топлив в качестве твердой фазы могут использоваться различные твердые горючие ископаемые, однако предпочтение отдается угольным шламам. В первую очередь это связано с низкой их стоимостью, а также экологическим эффектом — утилизацией углеотходов, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду. Вовлечение углеотходов в производство позволяет повысить экономию предприятий путем пополнения сортов сырьевой базы и использование уже добытого угля в виде шлама подготовленного к использованию.

Технология сжигания водоугольной суспензии позволяет получать золу с универсальными свойствами без недожога, которая может использоваться в производстве строительных материалов и различных вариантах технологических схем извлечения редких и ценных элементов, без дополнительной специальной подготовки проб.

Таким образом, образуется целое комплексное направление и может осуществляться по следующей схеме.

Применение в качестве стабилизатора гуминового препарата (гумата натрия) позволяет получить стабильную водоугольную суспензию с практически не изменяющимися во времени реологическими характеристиками.

Сжигание низкокалорийных топлив, таких как торф и бурый уголь, характеризуется большим выходом летучих веществ. Интенсивность горения таких топлив более выражена в начале процесса и резко уменьшается при догорании коксового остатка. В связи с этим их сжигание в традиционных теплогенераторах приводит к экологической проблеме — выбросу в атмосферу продуктов сгорания, часто содержащих значительное количество окиси углерода и оксидов азота.

Исследования, проведенные в Европе и Азии, показали, что подмешивание древесины в такие низкосортные топлива улучшает процесс горения. После добавления 15 % сосновой древесины к углю при сжигании в кипящем слое достигается уменьшение выхода СО с 1000 ppm до 837 ppm, при этом выбросы NOx упали с 355 ppm до 318 ppm. Содержание не сгоревшего углерода в золе уменьшилось с 6,5 до 4 %. При сжигании смесей угля и древесины наблюдается почти линейная зависимость уменьшения эмиссии NO2 от концентрации древесины. Хлебниковым и Коваленко были проведены экспериментальные исследования двухстадийного сжигания торфа, бурого угля и их смесей с древесиной с помощью теплогенератора мощностью до 60 кВт.

Особенностями данного теплогенератора являются:

• наличие двух камер, в первой из которых происходит окисление топлива при недостатке кислорода, а во второй сжигание газообразных продуктов при высокой температуре;
• подогрев воздуха 5 на входе, как в первичную, так и вторичную камеры сгорания;
• используемой регулируемой подачи воздуха, которая осуществлялась с помощью диаметрального вентилятора 3 с изменяемой скоростью вращения.

Одним из характерных параметров процесса сжигания одинарных и смесевых топлив является температура на выходе из первичной камеры.

Большинство исследованных топлив характеризуется всплеском температуры в начале процесса, когда сгорают летучие горючие и умеренными температурами во время горения коксового остатка. Наиболее ранний всплеск наблюдается у торфа, обладающего самой низкой температурой начала выхода летучих. Максимум температуры при сжигании древесины расположен значительно дальше по времени от начала процесса.

Низкая температура в конце процесса горения торфа и бурого угля является причиной образования значительных количеств окиси углерода. В связи с тем, что древесина сгорает с выделением наименьшего количества СО, а максимум выделения летучих горючих у нее смещен по сравнению с периодом их выделения у торфа и бурого угля, следует ожидать благотворного ее влияния на процессы их горения. Действительно, максимумы температур в процессах сжигания смесей находятся в промежутке между максимумами для чистых веществ (торф — древесина, бурый уголь — древесина), а длительность процессов горения сокращается в 1,5-1,6 раза за счет интенсификации сжигания коксового остатка. Добавление 50 % древесины уменьшает образование окиси углерода для торфа на 40 %, а для бурого угля более чем в 2 раза.

Кроме того, перспективным направлением использования низкосортных местных видов топлива является создание композитного топлива. Характерной особенностью композитных топлив — является создание искусственных твердых и жидких топлив на базе дешевых торфов, углей и мазутов. При этом в качестве базовых составляющих используется рядовой торф любого качества и месторождений, уголь и продукты его обогащения любого качества и стадии метаморфизма. Эта технология основывается на базе торфяного гидрогеля и отходов углеобогащения. Получаемое топливо отличается лучшими свойствами с точки зрения энергетического использования, чем каждый из исходных компонентов. Причем технология позволяет создавать композитный материал с наперед заданными свойствами по теплоценности, реакционной способности, составу минеральной части. Композитный материал может быть представлен как в виде твердых торфоугольных брикетов, гранул, сфер, так и в виде жидкого искусственного топлива.

Суть технологии в брикетировании низкосортных и низкореакционных твердых топлив с применением специальной связующей и топливной добавки торфяного геля. При этом поэтапно и непрерывно происходит процесс приготовления пульпы из основных компонентов при помощи высокоскоростного эмульгатора, которая затем перерабатывается в торфяную пасту с последующим получением брикетов необходимой формы и размеров. Брикеты обладают высокими энергетическими характеристиками, могут транспортироваться на любые расстояния и технологичны при хранении. Они могут эффективно использоваться в малой энергетике и при бытовом (печном) использовании.

Технология получения искусственного композитного жидкого топлива (ИКЖТ) базируется на основе торфяного гидрогеля, угольных отсевов с добавлением небольшого количества мазута (нефти). По своим характеристикам это топливо близко к мазуту, а по некоторым параметрам даже превосходит его. В отличие от мазута искусственное жидкое топливо дешевле, отличается лучшими экологическими свойствами и производится за счет использования местных топливных ресурсов. При пониженных температурах топливо имеет более низкую вязкость, чем мазут, и довольно легко перекачивается без предварительного подогрева.

ИКЖТ содержит больше летучих веществ, лучше воспламеняется и быстрее выгорает. Оно практически не обладает абразивными свойствами из-за того, что взвешенные частицы покрыты структурированной коллоидной пленкой, которая служит своего рода смазывающим материалом. Также в ИКЖТ не происходит инерционной сепарации взвешенных частиц, отсутствует расслаивание даже при длительном хранении и без перемешивания. В процессе приготовления топлива в него довольно легко вводятся различного рода активирующие добавки. ИКЖТ может служить полноценным заменителем мазута для котельных. При этом может потребоваться лишь замена мазутных горелок.

Композитное торфоугольное топливо является дешевым экологически чистым видом топлива, которое может использоваться в энергетике и технологических процессах вместо твердого или жидкого топлива с минимальной реконструкцией котлов и печей или без нее. Производство и сжигание торфоугольного топлива является экологически чистым процессом. В качестве сырья вместо угля можно использовать отходы углеобогащения и графитного производства. Использование в качестве сырья нетоварной угольной мелочи позволяет упростить процесс производства без снижения качества продукта.

Наличие в торфоугольном топливе коллоидных торфяных частиц позволяет:

• упростить производство суспензии, так как нет необходимости размалывать часть угля до очень малых частиц;
• улучшить процесс воспламенения, так как коллоидные торфяные частицы на поверхности распыленных капель быстрее и легче образуют твердую корку, а внутри капли сильнее удерживают воду, необходимую для эффективного горения.

Газификация композитного торфоводоугольного топлива непосредственно на местах потребления дает возможность получения газообразного топлива из легкодоступных и широко распространенных сырьевых ресурсов для использования в котельных и других тепловых агрегатах.

Технология основана на применении комплексного метода термического парогазового процесса газификации. При этом пиролитические процессы (огневые) не применяются, а в высокотемпературной фазе процесса участвует электронагрев. Кроме того, существенную роль играют электролитические процессы в слабо нагретой массе топлива.

Предложенные технологии и способы использования местных ресурсов в регионах позволяют:

• повысить энергетическую безопасность региона за счет широкого использования местных энергетических ресурсов и вовлечения их в энергобаланс;
• повысить экономичность использования энергетических ресурсов за счет повышения коэффициента полезного действия топливоиспользующих установок;
• улучшить экологические показатели (ликвидировать пыление при транспортировке и переработке, снизить выбросы оксидов азота, серы, а также твердых пылевзвесей) при сжигании топлива;
• получать энергетическое топливо на местном сырье в районах, куда затруднен завоз традиционного топлива;
• ликвидировать склады топлива в пределах города для индивидуальных потребителей, повысить общую культуру эксплуатации топливоиспользующих установок малой энергетики;
• использовать отходы угольного производства, отходы антрацитов и др. (которые ранее использовались в весьма ограниченном объеме и хранение которых вызывает дополнительные трудности, связанные с отчуждением земли и экологией);
• получать энергетическое топливо по стоимости примерно в два раза дешевле традиционных;
• получать энергетическое топливо с характеристиками, значительно улучшенными по сравнению с исходным сырьем, используемым при получении этого топлива;
• возгорания торфяников и задымления местности);
• снизить стоимость получения энергии за счет использования более дешевого энергоносителя;
• создать безотходную технологию за счет использования золошлаковых отходов ТЭС и топливоиспользующих установок;
• уменьшить территорию вынужденного отчуждения земель для золоотвалов ТЭС и то- пливоиспользующих установок.

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