Мы уже неоднократно освещали тему водоугольного топлива (ВУТ), которой давно уже занимаются новосибирские специалисты и с переменным успехом демонстрируют результаты своих исследований. Еще раз повторим, что уголь не рассматривается учеными как некое «устаревшее» топливо в сравнении с газом или нефтепродуктами. Благодаря относительно невысокой стоимости и огромным запасам (которых хватит на несколько сотен лет), угольная энергетика способна стать достойной альтернативой газовой энергетике.
Правда, речь уже идет о новых, наукоемких технологиях сжигания угля – экологичных и эффективных. Такими технологиями занимаются во многих странах. Например, в США уже прошли пятнадцатилетние тестовые испытания так называемой технологии «чистого угля», не дающей вредных выбросов и каких-либо внешних, видимых издалека признаков дыма. Существуют даже компактные когенерационные установки для малой энергетики, где также можно использовать уголь (одна из таких установок, кстати, применяется в крупнейшем животноводческом комплексе недалеко от Новосибирска, обеспечивая предприятие теплом и электричеством).
Большие виды на уголь – в перспективе постепенного совершенствования технологий сжигания – были и в нашей стране.
Не многим, наверное, известно, что применение природного газа в большой энергетике СССР рассматривалось как временная необходимость – до того момента, когда учеными будут разработаны упомянутые технологии. Поэтому развитию данного направления уделяли внимание достаточно давно.
Главный принцип здесь заключается в том, что уголь должен подвергаться серьезной предварительной обработке. То есть, речь шла даже не о сжигании природного угля как такового. Речь шла о сжигании ТОПЛИВА НА ЕГО ОСНОВЕ. Одна из таких технологий, которой уделялось серьезное внимание, как раз была технология ВУТ.
Как отмечает главный научный сотрудник ИТ СО РАН Леонид Мальцев, в нашей стране исследования свойств водоугольного топлива, способов его приготовления, хранения, транспортировки и сжигания ведутся еще с 1950-х годов! По словам специалистов, ВУТ обладает рядом преимуществ в сравнении с различными видами твердого топлива. Так, это касается взрыво-пожаробезопасности на всех этапах его приготовления, хранения и сжигания. Немаловажна также и возможность транспортирования ВУТ по трубопроводам. Кроме того, отмечается возможность сжигания широкой гаммы топлив – низкосортных углей, угольных шламов и отходов углеобогащения. Особо следует отметить высокую степень выгорания горючей массы (95-97%) и, соответственно, – высокий КПД котла (85-90%). Не менее важны и высокие экологические характеристики – минимальные выбросы в атмосферу NO2 и CO2 по сравнению с пылевидным углем и мазутом. Помимо этого есть возможность использования золы после сжигания ВУТ для производства строительных материалов.
По сути дела, исследования, связанные с ВУТ были как раз рассчитаны на ту перспективу, когда новое топливо на основе угля придет в большую энергетику, вытеснив природный газ. Кстати, Новосибирская ТЭЦ-5 как раз планировалась под водоугольное топливо. Но случилось то, что случилось – проекты, связанные с ВУТ, положили в дальний ящик, а на повестку вышла тема масштабной газификации энергетических объектов. Причем, в обывательском сознании (в том числе – в сознании многих руководителей) газификация ассоциируется с техническим прогрессом. Хотя на самом деле – ничего подобного! Сжигание природного газа рассматривается учеными как форменное расточительство достаточно дорогого природного ресурса. Газ намного рациональнее, считают они, использовать в химической промышленности. Прогресс же – применительно к нашей теме – связан как раз с созданием новых топлив на основе угля (взамен газу и нефтепродуктам). Именно здесь требуется участие ученых, инженеров и технологов, создающих подлинные инновации в сфере энергетики (прокладку газовых труб вряд ли можно отнести к инновациям, не так ли?).
Именно поэтому тема ВУТ остается для нас актуальной, и над ней продолжают работать специалисты ИТ СО РАН. В настоящее время они осуществляют совершенствование данной технологии, предлагая улучшенную методику обработки угля и приготовления водоугольной суспензии (ВУС).
Требования, предъявляемые к приготовлению смеси, достаточно высокие, – подчеркивает Леонид Мальцев. Ведь смесь должна удовлетворять тем параметрам, которые характеризуют ее не просто как суспензию, но как топливо. По словам ученого, такие параметры, как теплотворная способность, зольность и тому подобное зависят исключительно от свойств исходного угля.
Что касается основных параметров конечного измельченного продукта, то они зависят от режимов помола, типов измельчающих устройств и прочих факторов, напрямую с ними связанных.
По словам сотрудников ИТ СО РАН, на данный момент в технологиях крупномасштабного приготовления водоугольной суспензии наиболее экономичными измельчающими устройствами являются шаровые барабанные мельницы, работающие как в непрерывном, так и в поэтапном режиме. Эти мельницы используются как для сухого помола угля, так и для мокрого измельчения угольно-жидкостных шламов. Причем, в преобладающем числе работ предпочтение начинают отдавать методу мокрого помола.
В ходе проводимых исследований было выявлено, что наиболее эффективным и экономичным является двухстадийный метод приготовления ВУТ, включающий мокрый помол угля на шаровых барабанных мельницах и дополнительную кавитационную обработку полученной суспензии. Исследования проводились на шести образцах водоугольного топлива, которые были приготовлены из двух разных углей – антрацита и угля из Беловского разреза Кузбасса. Как отмечают ученые, при кавитации частицы угля дополнительно разрушаются под действием ударных волн, возникающих при схлопывании паровых микропузырьков, образующихся вблизи частиц. Кавитация, по их словам, содействует увеличению пористости частиц угля, что, в свою очередь, будет способствовать более эффективному горению смеси.
В общем, серьезная тема исследований, с определенного момента беспечно «забытая» (или позаброшенная в силу недопонимания ее важности) руководителями нашего государства, остается в поле внимания новосибирских ученых, хорошо осознающих вектор технологического развития. Будем надеяться, что этот потенциал в ближайшей перспективе всё же будет востребован. Как мы уже писали, эксперименты, связанные со сжиганием ВУТ и наглядной демонстрацией данного процесса, сотрудники ИТ СО РАН проводят уже в течение года в поселке Барзас Кемеровской области.
Правда, руководство Института все же не теряет надежды, что в ближайшее время необходимая для таких испытаний экспериментальная площадка появится на территории Академгородка.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии