Новая технология сжигания твердого топлива

В соответствии с Государственной научно-технической подпрограммой «Экологически чистая энергетика» федеральной целевой программы «Топливо и энергия» на ОАО «Экспериментальная ТЭС» создана опытно-промышленная установка (ОПУ), реализующая не имеющую мировых аналогов технологию газификации угля в шлаковом расплаве с многоцелевым его использованием. Эта технология получила широкое развитие в зарубежной энергетике с середины 80-х годов, где в настоящее время эксплуатируется более 300 энергетических котлов ЦКС.

Основное отличие энергетической установки с технологией газификации твердого топлива в расплаве шлака от обычных тепловых электростанций с народнохозяйственной точки зрения состоит в следующем. На традиционных электростанциях осуществляется одноцелевое использование угля как топлива после предварительного его обогащения для получения только энергетической продукции в виде электрической и тепловой энергии. При этом минеральная часть угля, составляющая до 50% его массы, не используется и в виде золошлаков, рассматриваемых как отходы, направляется для захоронения на золошлакоотвалы, которые занимают значительные площади и являются источниками загрязнения окружающей среды.

В энергетической установке с газификацией угля в расплаве шлака осуществляется многоцелевое полное использование угля как ценного природного сырья без предварительной подготовки с одновременной переработкой всей его массы в различные виды товарной продукции: генераторный газ, электрическую и тепловую энергию, полиметаллы, шлакоситалл, шлакощебень, шлаковату и другую строительную и народнохозяйственную продукцию. Это делает энергетическую установку безотходной и значительно повышает эффективность использования угля и его конкурентоспособность в электроэнергетике.

Суть технологии заключается в организации процесса газификации угля в объеме собственного жидкого шлака, который барботируется кислородным дутьем. Процесс реализуется в специальной камере-газификаторе, являющейся составной частью энергетического котла. Уголь в расплав подается без какой-либо предварительной подготовки. Интенсивная газификация даже низкореакционного угля типа АШ обеспечивается за счет высокого температурного уровня процесса и наличия достаточного количества пара, поступающего с влагой топлива. Выходящий генераторный газ дожигается в топке расположенного над камерой-газификатором котла. Конструктивное выполнение камеры-газификатора обеспечивает одновременно с получением энергетической продукции подготовку в ней минеральной части топлива к переработке ее в наиболее ценные виды товарной продукции. Технология и конструкция камеры-газификатора обеспечивают эффективную газификацию и утилизацию углей любого качества, включая отходы углеобогащения, отвальную породу, промышленные и бытовые отходы. При этом на выходе из котла содержание основных вредных газовых выбросов составляет меньшую величину, чем при сжигании природного газа.

Преимуществами этой технологии по сравнению с пылеугольным сжиганием угля являются:
- Эффективное сжигание широкой гаммы низкосортных топлив от высокосернистых бурых углей до нефтяного кокса ;
- Обеспечение низких (менее 200 мг/нм3) выбросов оксида азота за счет низкотемпературного сжигания и ступенчатого подвода воздуха и высокая (более 90%) степень связывания оксидов серы при вводе в топочную камеру известняка, вследствие чего не требуется оснащения электростанций системами азото- и сероочистки;
- Отсутствие подсветки мазутом вплоть до нагрузки 30% от номинальной;
- Хорошие маневренные характеристики при остановах на ночь или выходные дни;
- Отсутствие шлакования в топочной камере благодаря низкотемпературному сжиганию;
- Упрощение схемы подготовки топлива и снижение удельных затрат электроэнергии на размол, так как сжигается дробленый уголь с максимальным размером куска 6-50 мм в зависимости от характеристик топлива.

Котел Е-220-9,8-540 АФН ЦКС по технологии ЦКС «Бабкок-Вилкокс» для применения в России разработан впервые и может в дальнейшем найти широкое использование как при техперевооружении действующих ТЭС (в настоящее время около 140 единиц пылеугольных котлов паропроизводительностью 170-230 т/ч выработали свой ресурс и требуют модернизации), так и для создания новых ТЭС, сжигающих низкосортное твердое топливо.

Котел ЦКС с естественной циркуляцией выполнен по П-образной компоновке с вынесенным трубчатым воздухоподогревателем. Производительность по пару 230 т/ч, температура перегретого пара 540/5100С, давление перегретого пара 9,8 Мпа. Котел оборудован двухступенчатой сепарацией твердых частиц, что существенно упрощает и удешевляет конструкцию и позволяет достичь степени улавливания 99,5-99,7%. Высокая эффективность улавливания обеспечивает более полное использование тонкой фракции, способствует повышению степени выгорания углерода.

АО «Белэнергомаш» завершило рабочий проект котла ЦКС-230 для сжигания АШ на ОАО «Экспериментальная ТЭС» и готово приступить к его изготовлению.

Новое оборудование (котел, турбина и вспомогательное оборудование) должно быть размещено в существующем главном корпусе и на имеющейся промплощадке «Экспериментальной ТЭС».



Золото из фруктовых косточек

Новую технологию, позволяющую извлекать золото и серебро даже из самых бедных руд с применением активированных углей, полученных из фруктовых косточек, разработали специалисты Навоийского горно-металлургического комбината в союзе с учеными Томского политехнического университета. В мировой практике при переработке небольших месторождений, а также при низком содержании металлов в руде, когда их добыча обычными способами становится малоэффективной, применяется метод кучного выщелачивания (КВ). Извлечение золота из растворов кучного выщелачивания проводят в большинстве случаев активированным углем или ионообменной смолой. Источниками сырья для получения дешевых активированных углей могут служить как ископаемые угли, так и отходы сельского хозяйства, в частности плодовые косточки и скорлупа различных орехов. При этом по сравнению с искусственными полимерами и природными углями сырье на основе переработки сельхозотходов является экологически более чистым. Новая технология позволит снизить затраты при производстве золота и серебра.



Щелевая технология отработки угольных уступов

Для повышения качества угля, что предусмотрено внедряемой на ОАО «Шубарколь Комир» системой управления качеством ISO-9001, на разрезе создан отдел перспективного развития, занимающийся научной и инновационной деятельностью. В числе важнейших вопросов - разработка новых технологий добычи угля, направленных на повышение его качества и потребительских свойств.

В связи с этим ранее была разработана программа совершенствования технологии буровзрывных работ с регулированием сетки взрывания. Проведенные испытания с применением различных параметров сетки скважин и взрыва не дали заметного снижения выхода мелкого класса. Создавшаяся ситуация натолкнула специалистов разреза на поиск новой технологии выемки угля.

Производственно-технической службой и отделом перспективного развития была предложена новая щелевая технология подготовки и отработки угольных уступов. Особенность ее в том, что по кровле угольного уступа нарезаются вертикальные щелевые выработки глубиной до 2 метров, а отработка пласта проводится экскаватором вкрест направления этих щелевых выработок. Эксперимент показал весьма обнадеживающие результаты: выход мелкого класса угля снизился с 40 до 16%, а выход крупного класса вырос с 10 до 47,2%.

Для промышленного использования этой технологии на разрезе намечено приобрести новый щеленарезной агрегат марки АТМ, который будет обеспечивать производительность до 160 тыс. тонн угольной массы в месяц. На 2004 год запланировано провести опытно-конструкторские работы по увеличению глубины щелей до 3 м.

Промышленное внедрение технологии щелевой отработки угольных уступов явится новым словом в технологии выемки и позволит обеспечить стабилизацию отгрузки угля на коммунально-бытовые нужды и в значительной степени повысит конкурентоспособность шубаркольского угля на данном сегменте рынка.



Метод получения экологичного вакуума

Новый метод получения экологичного вакуума в процессах переработки нефти разработан в ООО «Вакууммаш».

Наблюдающийся переход от пароэжекторных насосов к гидроструйным вакуумным средствам, состоящим из нескольких последовательно соединенных гидравлических эжекторов, при модернизации и создании новых технологических процессов переработки нефти объясняется в основном высокой экологичностью последних. Экологичность в этих средствах обусловлена тем, что в качестве рабочей жидкости используется либо сам технологический продукт, либо близкий к нему по свойствам нефтепродукт, в результате чего удается избежать загрязнения рабочего тела (что имеет место в пароэжекторных насосах) и необходимости утилизации выбросов. Однако экономической выгоды от замены пароэжекторных насосов на гидроструйные вакуумные средства нет, поскольку термодинамический КПД сжатия парового эжектора значительно выше, чем КПД гидравлического эжектора. Экономическая выгода, приводимая в проспектах некоторых фирм, может быть обусловлена неестественной разницей тарифов на водяной пар и электроэнергию. Замена прямоточного гидравлического эжектора на вихревой также не может привести к значительному выигрышу по экономике, поскольку термодинамические КПД этих эжекторов близки.

Специалистами «Вакууммаша» предлагаются струйные жидкостно-кольцевые агрегаты, имеющие две ступени откачки: предварительную – жидкостно-кольцевым насосом и глубокую – струйным жидкостным или газовым эжектором. Эти агрегаты свободны от недостатков описанных выше откачных средств, так как потребляют значительно меньше энергии, а по уровню экологичности не уступают гидроструйным вакуумным средствам. Экологичность предлагаемого агрегата, так же как и у гидроструйных вакуумных средств, обусловлена тем, что они исключают стоки загрязненного конденсата пара, а рабочим телом в обоих случаях является технологический продукт. Экономическая выгода от применения обусловлена тем, что термодинамический КПД сжатия жидкостно-кольцевого насоса значительно выше, чем у струйных насосов при высоких рабочих давлениях. Агрегат состоит из жидкостно-кольцевого насоса, струйного жидкостного или газового эжектора, бака-влагоотделителя, гидравлического насоса (при необходимости), теплообменника, арматуры и магистралей обвязки.

Порядок работы агрегата. Газообразная откачиваемая среда из вакууммируемой емкости поступает в гидравлический эжектор, где сжимается до давления порядка 100 мм рт. ст. При выходе из эжектора смесь попадает в бак-влагоотделитель, где происходит отделение газовой фазы от жидкостной. Далее откачиваемый газ поступает в жидкостно-кольцевой насос, где происходит дальнейшее сжатие, сопровождаемое некоторой конденсацией откачиваемой среды. Затем откачиваемый газ через бак-влагоотделитель поступает в магистраль отвода сжатого газа. Рабочая жидкость (например, дизельная фракция) из баков-водоотделителей поступает через теплообменник в насос, где давление жидкости поднимается до более чем 20 атм и подается в качестве рабочего тела в гидравлический эжектор. Из этой же магистрали питается и жидкостно-кольцевой насос.



Электростанция на экологически чистом угле

Группа канадских производителей электроэнергии планирует строительство демонстрационной электростанции, которая будет работать на экологически чистом угле. Канадская коалиция экологически чистой энергии (ССРС) проведет исследование, спроектирует, построит к 2007 г. и будет эксплуатировать полномасштабную демонстрационную электростанцию для испытания технической, экологической и экономической состоятельности новой технологии применения экологически чистого угля с целью реконструкции существующих электростанций, работающих на угольном топливе. В настоящее время исследование находится на стадии технико-экономического обоснования внедрения новой технологии на реконструируемой ТЭЦ.

В конце нынешнего десятилетия планируется также сооружение новой демонстрационной электростанции на базе новой технологии. По данным ССРС, «новая технология практически исключает вредные выбросы, в том числе углекислого газа, с электростанций, работающих на угле». На такие электростанции приходится примерно пятая часть всей электроэнергии, вырабатываемой в Канаде.



Новый агрегат для нанесения изоляции

Во втором листопрокатном цехе Новолипецкого металлургического комбината после реконструкции пущен в эксплуатацию агрегат нанесения электроизоляционного покрытия на стальную полосу.

В ходе реконструкции агрегата электронагрев полосы заменен на разогрев природным газом. Это улучшит качество поверхности полосы, снизит расход энергоресурсов и на 20 процентов (до 31,2 тыс. тонн проката в год) повысит производительность агрегата.

Реконструкция агрегата проводилась строительно-ремонтным комплексом НЛМК в течение 4 месяцев. При этом более 80 процентов оборудования изготовил ремонтный завод НЛМК, что снизило стоимость реализации проекта до 4 млн. рублей.

Реконструкция линии повысит конкурентоспособность анизотропной электротехнической стали НЛМК на мировом рынке. В перспективе на предприятии будет реконструирована еще одна аналогичная производственная линия, что даст возможность значительно увеличить выпуск высших марок трансформаторной стали (3408 и 3409) и более полно удовлетворять спрос потребителей на такую металлопродукцию.