Д.т.н. В.И. Мурко, директор, ФГУП «НПЦ «Экотехника»;
В.И. Федяев, генеральный директор,
Д.А. Дзюба, руководитель сектора компьютерного моделирования,
ЗАО «НПП «Сибэкотехника», г. Новокузнецк;
В.Я. Сейбель, директор, Н.А. Столяров, гл. инженер,
Беловский завод горношахтного оборудования, г. Белово Кемеровской обл.

Высокая себестоимость выработки тепловой энергии на угольных котельных обусловлена использованием в большинстве котлов малоэффективного слоевого сжигания угля. В лучшем случае КПД таких котлов достигает 60%, что в результате приводит к перерасходу топлива. В то же время тяжелый труд кочегаров в таких котельных является малопривлекательным для квалифицированных рабочих.

В Кузбассе в 2004 г. запущена в эксплуатацию опытно-промышленная установка по приготовлению и сжиганию экологически чистого водоугольного топлива (ВУТ) на основе угольных шламов шахты «Тыганская» в г. Прокопьевске (рис. 1-3).

Приготовление ВУТ производится из угольного шлама гидродобычи, доставляемого автотранспортом на склад установки. Характеристика угольного шлама: влажность - до 25%, зольность - до 30%, крупность - 0-6 мм. Угольный шлам выгружается автотранспортом на решетку с размером ячейки 25x25 мм приемного бункера вместимостью ~ 0,8 м 3 . Посторонние включения (порода, щепа, металл и т.п.) удаляются с решетки вручную. Далее шлам скребковым транспортером и элеватором подается в бункер ленточного дозатора.

Дозирование и подача угольного шлама в вибромельницу ВМ-400 осуществляется ленточным питателем-дозатором и вторым скребко вым транспортером. Одновременно в мельницу дозированно подается техническая вода с раствором реагента - пластификатора. Водный раствор реагента приготавливается на отдельном участке.

Таблица 1. Характеристики ВУТ.

В вибрационной мельнице осуществляется мокрое измельчение угольного шлама и приготовление ВУТ. Из мельницы водоугольная суспензия поступает в промежуточную емкость, из которой насосом подается в механический активатор и затем направляется в аккумулирующую емкость. В процессе приготовления водо- угольного топлива периодически отбираются пробы ВУТ, которые анализируются на массовую долю твердой фазы, зольность, гранулометрический состав, вязкость, стабильность.

В результате работы установки получают во- доугольное топливо с характеристиками, представленными в табл. 1.

В котельной шахты на совместное сжигание рядового угля и ВУТ переведен котел КЕ-10- 14С. Совместное слоевое сжигание угля на движущейся решетке и распыляемого с помощью форсунок ВУТ в топке котла обеспечивает ус

тойчивую и более экономичную работу котла в эксплуатационном режиме. Результаты сжигания водоугольного топлива в котле представлены в табл. 2.

Установка создана по технологии и чертежам ЗАО НПП «Сибэкотехника» при финансовой поддержке и участии специалистов УК «Проко- пьевскуголь».

Результаты проведенных опытно-промышленных работ по приготовлению ВУТ и сжиганию его в котле со слоевой топкой показали, что снижение расхода угля более чем в два раза с одновременной подачей ВУТ в количестве до 2 т/ч обеспечивает увеличение тепловой мощности котла в 1,4 раза с соответствующим повышением давления пара. При этом наблюдается устойчивая работа котла при снижении подачи ВУТ до 50% от максимальной. По результатам замеров вредных выбросов определено, что при совместном сжигании угля и ВУТ происходит снижение удельных выбросов СО в 2,1 раза и NOx в 1,3 раза. Расчеты показали, что стои мость 1 Гкал при использовании ВУТ снизилась более чем в 1,5 раза.

Таблица 3. Характеристики работы котла КП-0,55 на ВУТ.

В настоящее время объемы производства ВУТ позволяют обеспечить топливом не только котельную шахты. Излишки топлива отгружаются для ОАО «Хлеб» (г. Новокузнецк), где на сжигание ВУТ переведен газомазутный паровой котел КП-0,55 (рис. 4). Отгрузка топлива из аккумулирующей емкости установки шахты «Тырган- ская» производится насосом непосредственно в автоцистерну объемом 2 м 3 . Расстояние доставки составляет около 50 км. Выгрузка ВУТ производится в аккумулирующую емкость на территории котельной хлебозавода. Сжигание ВУТ в котле производится по принципу низкотемпературного вихревого горения. Зажигание ВУТ осуществляется с использованием существующей системы подачи высокореакционного топлива (нефти).

Основные характеристики работы котла на ВУТ представлены в таблице 3.

В результате применения ВУТ экономический эффект составил более 2,5 тыс. руб. при замене каждой тонны жидкого нефтяного топлива.

В 2005 г. на Беловском заводе горношахтного оборудования (БЗГШО) (Кемеровская обл.) смонтирован и запущен в эксплуатацию пилотный технологический комплекс по приготовлению и сжиганию ВУТ (рис. 5). Одновременно на БЗГШО создана брикетная установка по производству брикетного топлива из угля и угольных шламов. На этом же заводе в настоящее время решаются задачи организации изготовления необходимого комплекса оборудования для комплектации модульных установок приготовления ВУТ, брикетных установок и технологических комплексов, поставки сопутствующего оборудования, сборки разработанных комплексов и обучения эксплуатационного персонала.

Приведенные выше результаты опытно-промышленных и промышленных работ по сжиганию нового жидкого вида топлива из угля - экологически чистого композиционного водоуголь- ного топлива - позволяют сделать вывод о том, что широкое внедрение ВУТ позволит значительно снизить затраты на выработку тепловой и электрической энергии за счет исключения из топливного баланса дорогостоящих видов топлива и эффективного использования угля при его сжигании, а также сократить уровень вредных выбросов в атмосферу.

Около каждой крупной шахты, разреза или угольно-обогатительной фабрики пейзаж разнообразят не только курганы (попросту говоря, холмы пустой породы, извлекаемой на поверхность вместе с углем), а еще и "хвосты" — громадные хранилища жидких отходов, образующихся при бурении горных пород с водой или промывочным раствором, а также при обогащении сырья. Эти отходы называются шламом. Средних размеров углеобогатительная фабрика или шахта ежедневно выдают 300-600 тонн шлама, который хранится в многочисленных шламоотстойниках — тех самых "хвостах". Впрочем, отходами их сейчас называть не совсем правильно — в России появилась и уже применяется на практике технология использования шламов в качестве топлива.

Горючая смесь
Идея использования водно-угольных суспензий в качестве топлива зародилась еще в 1950-х годах в Институте горючих ископаемых АН СССР. Развитие такого эффективного и безопасного способа, как гидродобыча, приводило к образованию колоссального объема отходов в виде взвеси из угля и воды. Откачанные из шахт на поверхность отходы и образуют уже упоминавшиеся огромные мертвые "хвосты". Нечто подобное возникает и возле углеобогатительных фабрик.
На базе разработок института в конце 1980-х годов был построен опытно-промышленный продуктопровод, по которому ВУТ доставлялось в Новосибирск из небольшого кемеровского городка Белово. Впрочем, главной целью этого проекта было не использование углешламов, а применение нового вида транспортировки угля для разгрузки железнодорожного Кемеровского узла, поэтому в трубу закачивались не шламы, а смесь угля с водой. Планировалось, что по трубопроводу будет ежегодно транспортироваться 3 млн тонн суспензии. В ходе испытаний в течение 1989-1993 годов на Новосибирскую ТЭЦ-5 было доставлено более 350 тыс. тонн ВУТ. Однако из-за начавшегося в стране экономического кризиса проект развития этой гидротранспортной системы был свернут — по словам очевидцев, труба уже давно демонтирована и, скорее всего, сдана в металлолом.
Новый этап в истории водно-угольного топлива начался лишь спустя десятилетие. За это время использование ВУТ в масштабах, сравнимых с промышленными, было освоено в Японии и Китае; водно-дисперсионные угольные смеси стали использоваться и в США — правда, вода там применяется лишь в качестве транспорта: после доставки смеси в район теплоэлектростанции угольная пыль высушивается и лишь потом сжигается. Получила развитие технология сжигания ВУТ и в России — именно в нашей стране была изобретена технология, позволяющая сжигать ВУТ без предварительного обезвоживания и, главное, использующая для приготовления горючей смеси не уголь, а отходы его добычи и обогащения.
В настоящее время разработкой технологий приготовления водно-угольного топлива и проектированием установок для его использования занимаются несколько предприятий. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в этой области ведут, например, новокузнецкая компания "Сибэкотехника", московские "Компомаш-ТЭК" и "Гидротрубопровод".

У каждого разработчика свои успехи. Специалисты "Компомаша" вместе с сотрудниками Конструкторского бюро химического машиностроения из Королева разработали технологию одноэлектродного плазменного розжига и поддержания постоянного горения водно-угольных суспензий. "Компомаш" также может похвастаться опытным образцом аппарата-газификатора, который превращает ВУТ из низкосортных высокозольных углей в горючий газ для котельных мини-ТЭЦ. Технологией получения из водно-угольной смеси синтетического газа обладает также научно-производственное объединение "Гидротрубопровод".

"Сибэкотехника", напротив, сосредоточилась на использовании ВУТ в качестве нового самостоятельного топлива. Как поясняет Сергей Мосин, руководитель проекта "Комплексное энергосбережение" компании Silicate Systems, внедряющей разработки "Сибэкотехники", новокузнецкие разработчики сконцентрировали усилия на технологиях приготовления, локальной транспортировки и автоматизированного сжигания ВУТ. Они создали новые, дешевые и эффективные реагенты-пластификаторы и добились успехов в снижении энергоемкости приготовления ВУТ. "Сибэкотехника" также разработала автоматизированный экспресс-метод определения состава углей для ВУТ. По словам Мосина, компания готовит испытательный стенд, позволяющий подбирать и сертифицировать сорта водно-угольного топлива в зависимости от свойств используемых углей (ведь угли разных бассейнов и даже пластов бывают настолько различными по зольности, наличию серы, тяжелых металлов, что требуют корректировки на уровне состава пластификатора). Также проведены испытания работы на ВУТ для больших котлов с паропроизводительностью в 50 и 250 тонн пара в час.

Компания не ограничилась патентованием своих ноу-хау, а смогла успешно применить их на практике. В России на водно-угольном топливе уже работают несколько энергоустановок: с 2000 года — в котельной села Ульяново Московской области, с 2002 года — в одной из котельных малой мощности компании "Кузбассэнерго". "Сибэкотехника" модернизировала имеющуюся котельную на шахте "Тырганская" в городе Прокопьевске для работы на ВУТ всех ее паровых котлов (КЕ-10/14).
Угольная компания "Южкузбасс-уголь" собирается модернизировать имеющиеся на центральных обогатительных фабриках (ЦОФ) "Абашевская" и "Кузнецкая" котельные и построить новую котельную с утилизацией вырабатываемого пара в электрическую энергию с суммарной мощностью 25 МВт. Такая электрическая мощность покрывает потребности ЦОФ, а сравнительная оценка применительно к ЖКХ этой утилизированной из пара котлов электрической мощности сопоставима с потреблением электроэнергии 25 тыс. отдельных домов (квартир) или примерно 75 тыс. жителей при среднем потреблении.
Разработки применены и на заводе горношахтного оборудования в городе Белово Кемеровской области, а также на новосибирском предприятии "Хлеб", представитель которого заявил, что за первые 20 дней работы котельной на ВУТ, заменившем мазут, предприятие сэкономило миллион рублей.

Конец совковой лопаты
Судя по восторженным отзывам людей, продвигающих водно-угольное топливо, это один из важнейших энергоносителей будущего. Главные достоинства ВУТ- его дешевизна и экологичность. По расчетам Silicate Systems, "стоимость ВУТ, готового для прямого использования, в пересчете на тонну условного топлива ниже стоимости мазута в два-четыре раза и не превышает 15-20 процентов от цены исходного угля на месте его добычи" (см. таблицу). Низкая стоимость одной гигакалории объясняется тем, что жидкое угольное топливо можно изготавливать из шламов: очевидно, что отходы угольного производства дешевле, чем сам бурый или каменный уголь. Сергей Мосин оценивает стоимость одной гигакалории на ВУТ, приготовленном из обычного угля, примерно в 340 рублей, а из шлама — в 230 рублей. Для сравнения: тариф на 1 гигакалорию, вырабатываемую из газа, в Москве с начала 2006 года составляет 690 рублей (из которых 200 рублей — расходы на транспортировку).
Сергей Мосин перечисляет и другие преимущества ВУТ: "Водно-угольное топливо пожаро- и взрывобезопасно. Технологии его хранения и транспортировки просты и могут быть полностью автоматизированы, перекачка может осуществляться по трубопроводам аналогично нефти. В отличие от мазутных цистерн, емкости, в которых зимой транспортируется ВУТ, легко очищаются от остатков топлива". К тому же, по словам Мосина, перевод котельных на ВУТ обычно занимает не больше семи месяцев, а при постановке необходимого для этого оборудования на поток этот срок сократится вдвое. Экономия на выработке тепловой и электрической энергии позволяет окупить затраты на реконструкцию котельной из трех-четырех котлов за 2,5-3 года.
В числе достоинств ВУТ называется, как уже было сказано, и его экологичность. По данным доклада президента Союза промышленников и предпринимателей угольной промышленности Юрия Малышева, при замене угля на водно-угольное топливо можно снизить выбросы в атмосферу твердых частиц в 2,5-3 раза, оксидов азота — в 1,5-2 раза, а оксидов серы — в 2-2,5 раза. Сергей Мосин объясняет: "Полнота сгорания этого топлива — не ниже 95 процентов. После сжигания ВУТ остается порошок в виде конгломератов белого или серого цвета, состоящих в основном из несгораемых минеральных частиц". Естественно, столь низкий процент отходов упрощает решение сложной задачи по улавливанию летучей золы. Здесь уместно напомнить, что экологическая небезопасность применяющихся сейчас промышленных технологий сжигания угля — один из основных доводов противников более широкого внедрения этого топлива в энергетике.
Переработка шламов в ВУТ позволит решить и некоторые другие проблемы отраслей угледобычи и ЖКХ. Рекультивация земель, занятых отвалами и отстойниками, улучшит экологическую обстановку на угольных шахтах и разрезах. А перевод котельных на автоматизированные процессы сжигания ВУТ позволит наконец отказаться от тяжелого ручного труда кочегаров.

Не верю!
Впрочем, не все специалисты превозносят водно-угольное топливо. Один из разработчиков технологий ВУТ — ведущий научный сотрудник Института горючих ископаемых Генрих Ходоков утверждает, что использование данного топлива бесперспективно. "Суспензия содержит не менее 40 процентов воды, на испарение которой нужно затратить энергию. А еще больших затрат энергии требует процесс получения самой суспензии. Чтобы смолоть тонну сухого угля, пригодного для использования на ТЭЦ, необходимо затратить 15-20 киловатт-часов, аналогичные энергозатраты при приготовлении суспензии, предназначенной для транспортирования по трубам, могут превосходить 100 киловатт-часов на тонну. Наконец, при измельчении жидких смесей износ оборудования и, следовательно, затраты на его амортизацию в разы более высокие, чем при сухом помоле", — аргументирует свое скептическое отношение к ВУТ Ходоков. По словам специалиста, перспективы использования водно-угольного топлива связывались с тем, что за счет экономии на транспортных расходах можно будет возместить повышенные издержки на приготовление и использование ВУТ: "Стоимость кузбасского угля в европейской части России раза в три превосходит стоимость угля в Кузбассе. Поскольку наиболее низкими издержками отличается трубопроводный транспорт, появилась идея транспортировать уголь по трубам. Расчеты показали, что такой способ транспортировки становится выгодным лишь на расстоянии от 500 километров".
Отчасти подобный скептицизм разделяет и главный инженер "Мосэнерго" Владимир Сергеев. По его мнению, процесс подготовки водно-топливной смеси для сжигания экономически более эффективен по сравнению с отгрузкой угля железнодорожным транспортом и дальнейшим измельчением топлива до консистенции сахарной пыли. Однако Сергеев обращает внимание на сложности при использовании ВУТ: "Основной недостаток связан с тем, что водно-угольное топливо сильно увлажнено. Топки котлов электростанций "Мосэнерго" рассчитаны на сжигание сухого угля с влажностью четыре-десять процентов, поэтому из ВУТ нужно испарять влагу до сжигания, сохраняя при этом калорийность топлива".

Не следует также забывать, что создание протяженной трубопроводной инфраструктуры является весьма капиталоемким проектом, который энергетики, страдающие от износа основных фондов, самостоятельно осуществить вряд ли смогут. Да и на переоборудование электростанций на ВУТ средств у них сегодня нет.
Правда, разработчики водно-угольного топлива пока не пытаются "пристроить" свои технологии в "большой" энергетике. Надежды они связывают в первую очередь с предприятиями ЖКХ в регионах, где ведется добыча местного угля, а теплоэнергетика использует привозное топливо (как, например, в богатой углем Якутии, где в энергетике широко используется дорогостоящий привозной мазут).
"Интерес к технологии проявляют владельцы небольших котельных, а также угледобывающие компании. Экономить можно на всем. Если производить тепло в месте его потребления, то потери при транспортировке теплоносителя снижаются в разы", — говорит Сергей Мосин. На возражения критиков относительно эффективности технологий использования ВУТ он отвечает, что жидкость в дисперсной среде выполняет роль промежуточного окислителя и на основных стадиях горения активизирует поверхность угольных частиц твердой фазы, позволяя добиваться большей полноты сгорания ВУТ по сравнению с сухим углем. "Эта разница вполне позволяет расходовать энергию и на испарение воды, и на подготовку жидкой смеси", — комментирует Мосин. Он приводит еще один аргумент в пользу ВУТ: при строительстве газовых мини-ТЭЦ минимальная стоимость одного киловатта установленной мощности составляет 1100 евро, аналогичные же затраты при переоборудовании существующих котельных в мини-ТЭЦ на водно-угольном топливе составляют около 400 евро.
Основные же сложности Сергей Мосин связывает с тем, что бизнес в ЖКХ до сих пор весьма своеобразен: чем больше затрат, в том числе и на топливо, тем легче обосновывать бесконечное повышение тарифов. "А при таком подходе дело до внедрения инноваций дойти не может", — сокрушается Мосин. И с этим трудно спорить.

Павел Сухов, журнал "Энергия промышленного роста"

• ВОДОУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО
• КАМЕННЫЙ УГОЛЬ
• ТОПЛИВО

Целью статьи является оценка эффективности применения водоугольного топлива (ВУТ) в качестве альтернативы каменному углю. В статье выявлены и обоснованы основные преимущества сжигания угля в форме ВУТ по сравнению со слоевым сжиганием. Выполнены расчеты параметров процесса сжигания ВУТ и угля (расход топлива, количество выбросов загрязняющих веществ и калориметрическая температура горения) с последующим их сравнением. Полученные результаты могут быть основой при выборе наиболее перспективного способа сжигания угля – в твердом виде или в форме ВУТ.

• Не нарушающие экологию способы энергообеспечения паркового хозяйства
• Методы определения сил резания механической обработки древесины
• Ассортиментная политика сети супермаркетов «Барс» в городе Рязани
• Сравнительный анализ программных продуктов оценки инвестиционных проектов

В настоящее время перед топливно – энергетическим комплексом нашей страны стоит рад задач, одной из которых является создание и внедрение новых топлив, которые будут служить альтернативой традиционным видам и позволят более эффективно использовать сырье и удешевить вырабатываемую тепловую энергию. Это позволит решить проблемы, вызванные постоянным ростом цен на традиционные энергоресурсы, в том числе на мазут и природный газ, а также низкой эффективностью использования угля, т.к. при его слоевом сжигании до 30% от подаваемого объема остается недожженным и направляется в отвал. Все это ведет к высокой себестоимости единицы вырабатываемой тепловой энергии при использовании традиционных видов топлива.

Одним из альтернативных видов топлив является водоугольное топливо (далее – ВУТ) – топливо, которое получают при смешивании тонкоизмельченного угля (размеры частиц составляют < 200 мкм) или иного углеродсодержащего сырья с водой или водной эмульсией. Доля угля в составе топлива может быть от 52 до 65%, а доля жидкой составляющей - от 35 до 48%.

Самым распространенным сырьем для изготовления ВУТ служат:

1. угли большинства марок – бурые, газовые, длиннопламенные, тощие, антрациты;
2. углеродсодержащее сырье: пирокарбон (углерод после термического разложения автопокрышек, резины в условиях недостатка кислорода), нефтяной кокс (твердый остаток вторичной переработки нефти или нефтепродуктов) и другие;
3. отходы угольного производства (отсевы с фракциями до 1 – 6 мм, обычно утилизируемые как отход) .

В работах изучены особенности сжигания топлив. Отмечено, что применение ВУТ по сравнению с другими видами топлив имеет ряд технологических, экономических и экологических преимуществ, большинство из которых объясняется тем, что размеры частиц угля в составе водоугольного топлива обычно не превышают 100 - 120 мкм и выгорание частиц такого размера намного более полное, чем горение крупных частиц при слоевом сжигании угля. Если при слоевом сжигании сгорает порядка 70% внесенного топлива, то при сжигании в форме ВУТ – 98% и более.

Из наиболее значительных экономических преимуществ применения ВУТ можно отметить следующие:

1. снижение затрат на доставку топлива за счёт возможности применения ВУТ как основного в негазифицированных районах, т.к. для его изготовления можно использовать большинство местных углей;
2. в качестве сырья возможно использование угольных отсевов с фракциями до 1 – 6 мм, обычно утилизируемых как отход;
3. достигается более полное (не менее 98%) сжигание угля в форме ВУТ по сравнению со слоевым сжиганием, что ведёт к отсутствию затрат на утилизацию несгоревшего угля.

Всё это позволит уменьшить стоимость топливной составляющей 1 Гкал по сравнению с традиционными видами топлива.

Из наиболее значимых экологических преимуществ можно выделить следующие:

1. зола от сжигания такого топлива содержит не более 3% несожжённого углерода, поэтому не требует утилизации и может применяться как наполнитель для бетонов;
2. в качестве сырья для ВУТ можно использовать канализационные стоки и отходы с содержанием органики;
3. возможна утилизация автомобильных покрышек путём получения из них пирокарбона, служащего сырьем для ВУТ;
4. отсутствуют выбросы шлака в атмосферу, т.к. механический недожог угля в составе ВУТ составляет не более 1%;
5. достигается значительное уменьшение выбросов оксидов азота, оксидов углерода и оксидов серы по сравнению со слоевым сжиганием угля.

Таким образом, ВУТ является экологически безопасным топливом на всех стадиях производства и использования и при случайных разливах не наносит ущерб окружающей среде.

Для количественной оценки экономического и экологического эффекта применения ВУТ был проведен расчет и сравнение расхода топлива и количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании каменного угля и ВУТ. Сравнение проводилось при следующих условиях: сжигание каменного угля происходит в котле КВр – 0,4 номинальной теплопроизводительностью 0,4 Гкал/ч с КПД 81% (принято по его техническим характеристикам). Сжигание водоугольного топлива производится в котле, имеющем аналогичную теплопроизводительность и КПД 85% (принято усредненным по опубликованным результатам ранее проведенных исследований).

Для расчета приняты следующие исходные данные (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Исходные данные

Расчет количества выбросов загрязняющих веществ производился по Методикам и . Величины, полученные в результате расчета, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты расчета расхода топлива и количества выбросов загрязняющих веществ

Для наглядного представления результаты расчета представлены в виде диаграммы на рисунке 1.

Рисунок 1 – Выбросы загрязняющих веществ при сжигании каменного угля и ВУТ

На основании величин, приведенных в таблице 2, можно сделать следующие выводы:

1. потребность в топливе при использовании ВУТ увеличивается на 21% по сравнению с углем ввиду разницы теплоты сгорания;
2. выбросы твердых частиц возрастают на 33%;
3. выбросы оксидов серы снижаются на 15%;
4. выбросы оксидов углерода при применении ВУТ отсутствуют;
5. выбросы оксидов азота снижаются на 41%.

Несмотря на то, что теплота сгорания ВУТ ниже каменного угля, за счет более полного сгорания частиц угля в форме ВУТ общий расход топлива будет меньше на 10%. Это подтверждается следующим расчетом (таблица 3).

Таблица 3 – Экономический эффект использования ВУТ

Еще один параметр, по которому велось сравнение процесса сжигания ВУТ и каменного угля – калориметрическая температура горения топлива, т.е. максимальная температура, до которой нагреваются продукты горения, рассчитываемая без учета потерь тепла в окружающее пространство. Сравнение проводилось на основе следующих условий: температура обоих топлив, подаваемых в котел, равняется температуре помещения и принята в размере 20°С. Температура вторичного воздуха для слоевого сжигания каменного угля также равняется температуре в помещении и принята в размере 20°С, а для сжигания ВУТ данная температура зависит от режима работы котла и находится в диапазоне от 50 до 180°С.

Таблица 4 – Исходные данные и результаты расчета калориметрической температуры горения

По результатам расчета видно, что калориметрическая температура горения каменного угля при его слоевом сжигании на 25 – 29% выше, чем температура горения водоугольного топлива, т.к. последнее содержит воду.

Таким образом, на основании проведенных расчетов и сравнений получены следующие результаты:

• «плюсы» применения ВУТ как альтернативы каменному углю: общий расход топлива на котел меньше на 10% за счет более полного сгорания частиц угля в форме ВУТ; снижение выбросов оксидов серы (на 15%) и оксидов азота (на 41%); отсутствие выбросов оксидов углерода;
• «минусы» применения ВУТ: увеличение выбросов твердых частиц на 33%; калориметрическая температура горения ВУТ ниже, чем у каменного угля.

Подобные данные могут быть основой при выборе наиболее перспективного способа сжигания угля – в твердом виде или в форме ВУТ.

Список литературы

1. Водоугольное топливо [Электронный ресурс] / ООО «Амальтеа». – Режим доступа: www.vodougol.ru
2. Синицын, А.А. Пульсирующее горение // Энергия: экономика, техника, экология. 2007. № 1. С. 80.
3. Синицын, А.А. Исследование особенностей работы котла пульсирующего горения / А.А. Синицын, В.И. Игонин // Новости теплоснабжения. 2010. № 3. С. 20 – 25.
4. Синицын, А.А. Теория и практика теплообмена: учебное наглядное пособие / А.А. Синицын, Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов. – Вологда, 2013. С.71.
5. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 20 Гкал в час: утв. Госкомитетом по охране окружающей среды 09.07.1999. – Введ. 01.01.2000. – Москва, 1999. – 76 с.
6. Методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании водоугольного топлива. – 1990. – 6 с.

угольное топливо

Доменное топливо

Продукт сухой перегонки каменного угля

Спекшаяся углеродная масса, получаемая из угля или торфа нагреванием без доступа воздуха

Твердая масса, получаемая путем прокаливания каменного угля, торфа, нефти и других продуктов

Твердая масса, получаемая путем прокаливание угля, торфа, употребляющаяся как топливо

Твердое топливо

Топливо в металлургии

Топливо, используемое в производстве чугуна

Остаток переработки нефти

Американская актриса, бывшая модель, известна своей ролью Моники Геллер в комедийном сериале «Друзья»

Топливо

Американская спортсменка, первой переплывшая Берингов пролив

Сленговое название кокаина

Американская актриса, исполнившая роль Моники в телесериале «Друзья»

Чем заменили древесный уголь в металлургии в XIX веке?

Твердая масса, получаемая прокаливанием угля, торфа, нефти

Топливо для домны

. «крик», актриса

Топливо в доменных печах

Уголь после прокаливания

. «друзья», актриса

. «пища» доменной печи

Топливо для варки чугуна

. «еда» для доменной печи

Уголь, побывавший в пекле

Топливо для «Северстали»

Прокаленный уголь

Актриса Кортни...Аркетт

Актриса Кортни... и углепродукт

Топливо из колоши

. «еда» для домны

Актриса Кортни... или углепродукт

Актриса Кортни

Угле-и нефтепродукт

Каленый уголь

Углепродукт

Скок задом наперед

Угольное производное

Что можно найти в колоше?

Вид твердого топлива

Вид топлива, получаемый из угля

Пековый или каменноугольный

Харви (р. 1929), американский писатель (БКА)

Американская актриса

. «пища» домны

. «поджаренный» уголь

Вид топлива

Уголек для домны

Уголек металлурга

Угольное топливо для домны

Твердое топливо

Твёрдая, спекшаяся пористая масса (топливо в металлургии)

. "Еда" для доменной печи

. "Еда" для домны

. "Поджаренный" уголь

. "друзья", актриса

. "крик", актриса

Американская актриса, бывшая модель, известна своей ролью Моники Геллер в комедийном сериале "Друзья"

Американская актриса, исполнившая роль Моники в телесериале "Друзья"

М. англ. обожженый взаперти каменный уголь, прокаленный в заглушье, очищенный от сторонних частей. Коксовый, к коксу относящ. Коксовать уголь, перекалять. -ся, быть перекаляему. Коксованье ср. длит. коксовка ж. об. действ. по глаг. Коксовщик м. кто коксует. Коксовальный, к коксованью относящ

Топливо для "Северстали"

Угле- и нефтепродукт

Что можно найти в колоше

Чем заменили древесный уголь в металлургии в XIX веке

. "пища" доменной печи

. "пища" домны

Топливо для доменной печи

Твёрдое топливо

Водоугольное топливо является нетрадиционным источником энергии и представляет собой мелкодисперсную смесь (суспензию) измельчённого угля, воды и стабилизирующей добавки (пластификатора):

ВУТ = Уголь (60%…70%) + Вода (29%…39%) + Пластификатор (1%)

По физическим свойствам водоугольное топливо близко к мазуту, используемому в котельных, поэтому ВУТ может быть использовано для выработки тепла и электричества на газовых, мазутных и угольных ТЭС аналогично газу и мазуту. Физико-химические свойства ВУТ позволяют достичь эффективности сжигания топлива не ниже 98%.

Водоугольное топливо обладает рядом преимуществ таких, как:

· полное сгорание капель ВУТ из мелко измельчённого угля повышает эффективность используемого топлива и снижает выбросы вредных газов в атмосферу по сравнению с мазутом и углём;

· водоугольное топливо взрыво и пожаробезопасно;

· стабильное горение жидкого ВУТ даёт возможность установки паровых турбогенераторов для выработки электроэнергии, схожих с турбогенераторами, использующими мазут в качестве источника энергии;

· для хранения водоугольного топлива требуется нагрев ёмкостей только до температуры 7-10 градусов Цельсия, в то время как для мазута - около 70 градусов;

· водоугольное топливо может быть приготовлено с использованием воды, загрязнённой органикой, смолами, нефтепродуктами и другими отходами с полной очисткой возвратной воды от этих компонент и утилизацией вредных веществ;

· зола, получаемая в результате сгорания ВУТ, является готовым продуктом для производства строительных материалов;

· водоугольное топливо производится не только из каменного угля и угольного шлама, но и из бурого угля и торфа.

К недостаткам можно отнести снижение теплоты сгорания на 900 кДж/кг из-за дополнительного количества влаги по сравнению с сухим углем, но это компенсируется за счет увеличения объема сгораемой массы топлива.

Водоугольное топливо является альтернативой использования традиционного мазута и угля на теплоэлектростанциях. Модернизация оборудования под использование водоугольного топлива возможна во всех котельных, использующих мазут, газ или уголь. ВУТ можно сжигать в большинстве существующих (действующих) паровых и водогрейных котлов: ДКВР, ДЕ, КЕ, БКЗ-50-40ГМ, БКЗ-35-40ГМ, БКЗ-75-40ГМ и др. В большинстве случаев используется факельное или вихревое сжигание.

В некоторых случаях, для более эффективного использования преимуществ водоугольного топлива, требуется изменение внутренней геометрии котла. Производимые изменения позволяют использовать вихревое горение, при котором происходит стабилизация горения и воспламенения за счёт подачи горячих продуктов горения в корень факела, что не просто позволяет использовать водоугольное топливо, но и увеличить КПД котла при работе на мазуте (в случае перехода с ВУТ на мазут в качестве резервного топлива). Помимо факельного (в том числе вихревого) горения имеется значительный опыт одноступенчатого сжигания водоугольного топлива в кипящем слое, что эффективно для котлов малой мощности и позволяет снизить зависимость эффективности горения водоугольного топлива от качества исходного угля. Данная методика активно разрабатывается в Японии и ряде европейских государств, таких как Германия и Австрия, которые заинтересовались перспективами водоугольного топлива. Использование двухступенчатого сжигания водоугольного топлива (с газификацией) позволяет упростить процесс перехода с мазута и газа на ВУТ при модернизации котла, а также упростить управление котлом. Внедрение ВУТ на угольных котлах упрощается из-за наличия уже установленной системы золоулавливания. Конкретный способ сжигания ВУТ определяется в зависимости от ситуации: новое строительство, либо модернизация, состав исходного сырья и др.

Водоугольное топливо - инновационный продукт, поэтому технология его производства, применения, транспортировки и утилизации постоянно совершенствуется. Крупные НИИ работают над улучшением свойств водоугольного топлива, его более широкого применения в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Водоугольное топливо по своим экологическим характеристикам превосходит традиционные источники энергии. Также водоугольное топливо, как нетрадиционный вид топлива, может конкурировать по экологичности с альтернативными источниками энергии, в частности с биотопливом (табл. 3.1).

Таблица 3.1 Результаты замеров вредных выбросов в атмосферу при сжигании ВУТ в сравнении с традиционными видами топлива