 |
Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе"-2003 (Ярославль, 1 - 2 октября 2003 г.):
Экологически чистое использование угля и мазута в виде топливных дисперсных систем — ЭКОВУТ и ВМТ
Кондратьев Александр Сергеевич, заместитель генерального директора, д.т.н., профессор, академик РАЕН;
Петраков Александр Павлович, генеральный директор ГУП НПО "Гидротрубопровод" (Москва)
Наметившаяся тенденция на использование местного топлива, и, прежде всего углей местных месторождений, позволит резко сократить транспортные расходы на доставку топлива к потребителю. Кроме того, в современных рыночных условиях, в ряде случаев, возникает ситуация, когда собственное производство тепла или энергии оказывается выгодным в сравнении с ценой, которую запрашивает региональный производитель. Складывающийся рынок децентрализованных потребителей заинтересован в получении высококачественного топлива, максимально приспособленного для использования в существующих топливопотребляющих установках с обязательным снижением отрицательного экологического воздействия на окружающую среду.
В ГУП НПО "Гидротрубопровод" разработаны и реализуются новые технологии получения и использования водоугольного топлива ЭКОВУТ, композиционного топлива, представляющего собой дисперсную топливную систему на основе твердых частиц микронных фракций угля любой марки (от 40 до 60% по массе) и воды (при необходимости с добавками, связывающими при горении оксиды серы, стабилизаторами и/или разжижителями дисперсной среды) с составом и свойствами, максимально приближенными к требуемым для конкретного топливопотребляющего агрегата (котла, печи и т. д.) без их реконструкции. В процессе приготовления это топливо может быть деминерализовано до зольности менее 3% на сухую массу.
Основными достоинствами топлива ЭКОВУТ являются:
- отсутствие вредных выбросов, взрывопожаробезопасность на стадиях его приготовления, хранения и транспорта;
- резкое снижение до допустимого уровня выбросов вредных веществ с продуктами сгорания;
- существенное сокращение организованно подаваемого воздуха в топку (на 15–20%) за счет высокой реакционной способности топлива;
- высокая полнота выгорания топлива при полном отсутствии химической неполноты сгорания топлива;
- возможность использования для приготовления топлива углей любых марок и качества (от бурых марки Б1 до антрацитов), включая низкокачественные высокосернистые, высокозольные и высоковлажные угли и угольные шламы;
- для производства ЭКОВУТ могут использоваться промышленные стоки и шахтные воды, что также снижает нагрузку на окружающую среду.
Недостатком топлива ЭКОВУТ является несколько сниженная теплота его сгорания за счет дополнительных энергозатрат топлива на испарение дополнительной влаги (выше влажности исходного угля), вводимой при его производстве, не реализуемых в дальнейшем, поскольку образовавшиеся водяные пары, не конденсируясь, выносятся с продуктами сгорания. Однако, эти энергозатраты, как правило, не превышают 900 кДж / кг топлива, что составляет менее 3–5,5% от энергетического потенциала готового топлива.
Сжигание топлива ЭКОВУТ обеспечит снижение выбросов с продуктами сгорания оксидов азота на 60–80%, по сравнению с пылевидным сжиганием этого угля, и на 40–50 %, по сравнению со сжиганием мазута. При этом выбросы оксидов серы и выбросы твердых частиц снижаются до уровня существенно более низкого, чем это допустимо по нормам ПДК и/или ПДВ.
Основным способом сжигания топлива является камерное сжигание в распыленном состоянии. Технология камерного сжигания отработана на Беловской ГРЭС, Новосибирской ТЭЦ–5 и котле "Ангара" экспериментального полигона объединения. В настоящее время проводится опытное сжигание на паровом котле ДКВР - 4–13 АООТ "Химзавод" в г. Исфара Республики Таджикистан.
Способ сжигания топлива ЭКОВУТ в кипящем слое позволяет использовать это топливо в отопительных котлах малой мощности (0,1–0,5 МВт) без их существенной модернизации. Применение такого топлива в топках с кипящим слоем резко сокращает унос твердых частиц из слоя с продуктами сгорания, позволяет использовать высокозольное топливо. Технология сжигания топлива ЭКОВУТ в кипящем слое отработана на примере котла НР - 18 в селе Ульянино Московской области. В настоящее время она используется в нагревательной печи мощностью 2 Гкал на территории Воскресенского химкомбината.
Производство топлива ЭКОВУТ может послужить основой территориальных комплексов, включающих один завод по производству этого топлива и расположенные в районе его размещения топливопотребляющие объекты (тепловые электростанции, котельные, технологические печи и др.).
Для предприятия мощностью 1 млн. тонн в год по углю, капитальные вложения на производство составляют около 100 руб /тонну угля в год, которые возрастают примерно в 1,5–2 раза при производстве деминерализованного ЭКОВУТ. Стоимость 1 т.у.т. топлива ЭКОВУТ примерно на 10% выше стоимости 1 т.у.т. исходного угля и примерно на 20% выше при приготовлении деминерализованного топлива ЭКОВУТ.
Проведенные технико-экономические расчеты конкретных объектов показали, что при замене мазута, слоевого сжигания угля срок окупаемости капитальных вложений составляет 2–3 года, что представляется вполне приемлемым для объектов ТЭК.
Водомазутное топливо ВМТ — композиционное топливо, создано на основе мазута и воды (до 15%) с целью повышения эффективности использования мазута, снижения уровня загрязнений поверхностей нагрева котлов, работающих на мазуте и существенного снижения выбросов вредных веществ. Использование дезинтеграторов позволяет диспергировать воду до микрокапель с размером не выше 1–2 мкм, что обеспечивает стабильность ВМТ, возможность его хранения без расслоения до 30 суток, улучшает распыливаемость топливной композиции за счет "микровзрывов" при нагреве капель, сдерживает процессы пиролиза и коксования мазута на начальных стадиях горения. Эти особенности ВМТ позволяют организовать его сжигание с очень высокой полнотой сгорания, без сажеобразования и без химической неполноты сгорания. По сравнению со сжиганием чистого мазута сажеобразование снижается не менее, чем на 80–90%, выбросы оксидов азота снижаются на 30–55%, монооксида углерода на 85–95%, бенз(а)пирена и других полициклических ароматических углеводородов на 60–90%.
Перевод котельных и нагревательных печей на ВМТ позволяет:
- снизить себестоимость вырабатываемой энергии за счет более эффективного использования мазута;
- существенно улучшить экологическую обстановку в районе размещения котельной;
- снизить эксплуатационные расходы за счет снижения затрат на периодическую чистку поверхностей нагрева котлов и печей.
Данная технология приготовления ВМТ была реализована на ТЭЦ-1 г. Семипалатинск, Республика Казахстан — на водогрейном котле ПТВМ-50, в котельной № 6 Ярославского НПЗ — на паровом котле ДКВР 10-13/250, на Камчатской ТЭЦ — на паровом котле БКЗ-120-100. Во всех случаях отмечено снижение расхода топлива на 6-7%, отсутствие сажеобразования, снижение выбросов вредных веществ, повышение яркости факела, снижение нагрузок на тягодутьевые устройства до 10%.
При расходе мазута 40 тыс. тонн в год, капиталовложения на дооборудование мазутной котельной составят около 70 тыс. долларов, а эксплуатационные расходы на уровне 10 центов на тонну, что обеспечивает окупаемость капитальных вложений в течение трех-четырех месяцев работы.
|
|
|
