Реферати українською » Биология и химия » Водовугільного суспензії в енергетиці


Реферат Водовугільного суспензії в енергетиці

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Г.С.Ходаков, докторфиз.-мат. наук, «Інститут горючихископаемих»2

Перші дослідження вугільнихсуспензий були у Інституті горючих копалин (>ИГИ) іЭНИН в середині минулого і навіть раніше [1—4]. Вже розробляли технологію утилізації які забруднювали довкілля дисперсних вугільних шламів, утворювані у процесах збагачення, гідравлічної добування ігидротранспортирования вугілля з шахти. Через високої стабільності ідисперсности шламовихсуспензий потрібні значні видатки їх зневоднення. Пряме (без попереднього зневоднення) спалювання шламовихсуспензий в теплових агрегатах вирішило би проблема їх утилізації. Розраховували, що у певних умов це може бути вигідніше й технологічніше, ніж спалювання дисперсного вугілля, який виділяється у вигляді зневоднення івисушивания шламовихсуспензий. Утехноекономических розрахунках ефективності прямого спалювання було винесено, що вартість вугільних шламів мала проти іншими витратами їх переробку технологічно прийнятне паливо.

Усі запропоновані технології прямого спалювання шламовихсуспензий виявилися економічно невтішними, а екологічні аспекти цієї проблеми — соціально тривожними і значимими.

Практичне використання шламових вугільнихсуспензий ускладнене ще їх неоднорідністю внаслідок різного походження, місцезнаходження, різних умов забезпечення і зберігання. Проекти прямого спалювання шламових вугільнихсуспензий були реалізовані. На цей час побудовані установки демонтовані.

Поруч із технологією прямого спалювання шламів розробляли і технологію отримання паливнихсуспензий —водоугольного палива (>ВУТ) з кондиційного пересічного вугілля. На відміну від вугільних шламів мінералогічний склад парламенту й властивості пересічного кам'яного вугілля регламентовані, кількість вугілля заданого складу мало обмежена. Тому виготовлення потім із ньогоВУТ менш важко.Водоугольное паливо розглядали як доступну, хоч і неповноцінну, заміну (як паліатив) енергетичних продуктів гідрогенізації вугілля. Способи отримання вуглеводневих рідин з вугілля у вигляді його гідрогенізації відомі. Але ці способи за всі розробленим на сьогодні технологіям недостатньо досконалі; одержувані вопитнопромишленних установках рідкі палива за вартістю неконкурентоспроможні стосовно нафтопродуктів.

Кардинальна політико-економічна проблемаВУТ виходить з тому факті, що промислові запаси вугілля значно ширше й рівномірніше поширені за земним кулі, ніж сукупні запаси нафти й газу, а енергетичному еквіваленті багаторазово їх перевершують. Величезні поклади вугілля зосереджено Росії, Китаї, США, Австралії, Канаді, ПАР та у багатьох інших країнах. Видобуток і транспортування вугілля на будь-які, особливо далекі, відстанімеханизировани і чітко організовані. Тому перспектива використання вугілля, спалюваного як рідке паливо, замість нафтопродуктів зменшення залежності промислових країн постачати нафту виглядала дуже привабливо.

Потенційна економічність вугільного палива визначається щодо низькою енергією, одержуваної за його спалюванні (на ТЕС) — приблизно, 5 дол. за 1МДж длябитуминозного вугілля проти 4, 5 дол. за 1МДж для мазуту (за цінами енергоносіїв у 1997 р. США: мазуту — 150, вугілля — 30...40 дол. за 1 т дома доставки).

Ставлення до проблеми і асигнування розробцісуспензионних вугільних палив за кордоном визначалися конкретним станом мірою забезпечення місцевими енергоносіями, і навіть співвідношенням витрат за вироблену у яких енергію з видобутого і привізного вугілля, нафти і є. В усіх країнах метою програм зі створення нафто- ігазозаменяющих видів палива [яксуспензионноугольного (>СУТ)] було забезпечення як економічної, незалежності, і екологічну безпеку.

Тематика поВУТ стала особливо популярною 70-ті роки уже минулого століття. Завдання полягало з розробки технологій приготуванняВУТ такий, щоб із найменшими витратами можна було б замінити їм мазут в енергетичних агрегатах. Проектували такожтрубопроводное транспортуванняВУТ на далеке відстань. Розробляли технологію застосуванняВУТ в двигунах внутрішнього згоряння (ДВС) і тоді замість нагазогенераторах. Було також виконано значний обсяг робіт із заміни вугілля наВУТ в теплових котельних. Розраховували цим зменшити обсяг шкідливих викидів.

У структурі енергетичного балансу Росії у 2003 р. мазут та газу становили приблизно 70 %, причому у європейській частині — більш 86 %. Перед газу час припадає приблизно 61 % виробництва електроенергії. Частка на виробництві електроенергії у Росії не перевищує 26 %. Її збільшення рахунок зменшення частки газу більш як актуально. Переклад на вугільне паливомазутних і газових ТЕС і котельних економічно перспективний ще оскільки звільнить для експортувисокоценние енергоносії. Слід зазначити, що структура внутрішніх цін Росії енергоносіїв несприятлива для заміщення вуглеводневої палива вугіллям. Так було в середньої смузі Росії ціна пересічного вугілля з середньої теплотою згоряння приблизно 17... ...>20МДж/кг становить 1 800руб/т, а ціна мазуту з середньої теплотою згоряння 42МДж/кг — до 3 800руб/т.Невигодность заміни мазуту вугіллям очевидна.

Росії найактуальніша проблема доставки вугілля з Кузбасу на Урал і її європейську частину. Колись багаті вугільні родовища європейській частині Росії у значною мірою чи цілком вичерпані, чи видобуток вугілля обходиться непомірно дорого через бідність пластів і великий глибини їх залягання. Доставка вугілля з Кузбасу у центральні райони країни практичноутраивает вартість вугілля. Тож Росії, як й у Китаю та США (країн із розвиненими мережами залізничного і водного транспорту) економічно актуально створення мережгидротранспортирования вугілля й технології отримання вугільного моторних палив для транспортних двигунів.

Фахівці Інституту горючих копалин, НВО «>Гидротрубопровод» та інших наукових центрах виконано значний обсяг робіт зі створення технології виготовлення, транспортування і спалюванняВУТ з пересічного вугілля різних марок. Був спроектований й побудований дослідно-промисловий комплекс, куди входили у собі термінал приготуванняВУТ розрахункової продуктивністю 400 тис. т/рік, трубопровід довжиною 262 км і термінал приймання й спалюванняВУТ на ТЕС у Новосибірську.

Певний досвід застосуванняВУТ нагромаджено й у деяких країнах, зокрема у Китаї та США. Китай перше місце світі з обсягу добування і споживання вугілля (більше однієї млрд т/рік), майже уся її енергетика (95 %) полягає в ньому. Однією проблеми Китаю є транспортування вугілля від місць його видобутку до місць споживання, причому траси доставки часто проходять по пагорбів, і тому найвигіднішою може бути трубопровідний транспорт воднихсуспензий. З іншого боку, Піднебесна зацікавлена в експорті на Японію інші країни Тихоокеанського регіону, паливні ресурси дуже обмежені. Морські перевезення на складі суспензії, її завантаження в танкери, вивантаження і спалювання по рідинної схемою представляли економічно раціональними. Кілька років Китай що з Японією розробляє проекти приготування у Китаї вугільнихсуспензий і транспортування їх танкерами до прибережним ТЕС Японії, де їх використовуються що з мазутом і тоді замість нього. Частина проектів пройшла завершальну стадію, і реалізована в промисловому масштабі.

У щорічно видобувають приблизно 900 млн т вугілля, у тому числі 85 % використовують із отримання електроенергії. Вугільні ТЕС забезпечують приблизно 65 % всього її виробництва, ще 25 % — АЕС і ГЕС. І тільки приблизно 10 % електроенергії виробляють спалюванням нафтопродуктів і газу на ТЕС й у дизельних генераторах. Для США найактуальніші розробки моторних вугільних палив для транспортних двигунів — основних споживачів що видобувається країни й імпортованої нафти. Як і Китаї, США перспективним вважалитанкерное транспортуванняводоугольной суспензії (>ВУС) у країни Тихоокеанського узбережжя.Трубопроводное транспортування вугілля розцінювали, переважно, як альтернативу залізничному транспорту з його високими тарифами. У багато років успішно діють трубопроводи, які, проте, транспортують не суспензію, а вугільну пульпу. На відміну відВУС її збезводнюють на кінцевому терміналі з наступним спалюванням вугілля попилеугольной технології. Досвідчений трубопровід транспортуванняВУС побудували, але не став до ладу, оскільки компанія, володіє що проходить паралельно йому залізничної дорогий, негайно знизила тарифи на перевезення вугілля. Нині трубопровід також перекладений транспортування вугільної пульпи.

Промислові проекти з використанняВУТ у Європі до нашого часу не реалізовані.

ОСНОВНІТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИТОПЛИВНЫХУГОЛЬНЫХСУСПЕНЗИЙ

Розроблено технології виготовлення і його використання вугільнихсуспензий з урахуванням нафти, метанолу та води. Найперспективнішими прийнято вважатиВУС чиВУТ. Очевидним недолікомВУС є великий вміст у яких води — до 40 % складу, причому цей показник неможливо помітно зменшити через катастрофічного зростання в'язкості на підвищення змісту вугілля (рис. 1).

Малюнок 1 - Залежність ефективності в'язкостіВУС від вмісту у ній вугілля (Кузбасу, шахта «>Инская») і способу приготування. 1-3 - з вихідного вугілля з зольністю 13, 5% (1- поодностадийной технології без гомогенізації, 2 - подвустадийной безгомогенезации; 3 - подвустадийной технології згомогенизацией); 4 - з збагаченого до зольності 7% вугілля подвустадийной технології згомогенизацией; 5 - з збагаченого вугілля оптимальногобимодальногогранулометрического складу

Залежність в'язкості вугільнихсуспензий від в них вмісту твердої фази докладно вивчена. На неї впливають ступіньгидрофобности вугілля, кількість у ньому і склад мінеральних домішок — глини.Вязкость суспензії за значною мірою зменшити хімічними реагентами (ПАР) — поєднаннямдисперсантов і стабілізаторів (рис. 2), і навіть доборомгранулометрического складу вугільних частинок (рис. 3). Обидва ці прийому обтяжливі за затратами — можуть складати значну частину вартості суспензії, яку можна зі вартістю вугілля.

Малюнок 2 - Залежність ефективності в'язкостіВУС з вугілля двох фракцій [великої (до) розміром 250...125 і дрібної (м) розміром 60...0мкм] від вмісту у нійдисперсанта (чи стабілізатора (б).Стрелками зазначений порігседиментационной стабільності. 1 - зміст вугілля З = 63 %, співвідношення фракційк/м = 60/40; 2 - З = 63, 5 %,к/м = 63, 4/36, 6; 3 - З = 66 %,к/м = 50/50; 4 - З = 63, 5 %,к/м = 66, 7/33, 3

Малюнок 3 - Вплив частки тонкої фракції (менш 60мкм) на ефективну в'язкістьВУС із вмістом вугілля З = 63, 5 %. 1 і 2 - велика фракція (125...259мкм): 1 -свежеприготовленная, 2 - вона через 7сут; 3 - велика фракція (125...250мкм) з п'ятьма% частинок менш 125мкм

Великим змістом води в суспензії обумовлені додаткові видатки її транспортування разом із вугіллям, та був — на випаровування у процесі спалювання. За розрахунками на кожні 10% води витрачається 1 % вугілля. Перевага жВУС проти вуглеводневим паливом полягає у їївзриво- і пожежної безпеки усім технологічних стадіях виготовлення і транспортування. З іншого боку, технології виготовленняВУС добре сполучаються з процесами збагачення ідеминерализации вугілля — виключають необхідність зневоднення вугілля з їхньої завершенні, що компенсує видатки випаровування води, котра міститься вВУС, і транспортування її з вугіллям.

>Суспензионние технології запобігають запиленість і окислювання, властиві пересічному вугіллю за його транспортуванні та збереженні. Втрати на цих процесів у залежність від умов, способу і дальності доставки становлять 3...5 % його є і разом із втратами при розвантаження й складуванні є помітної статтею витрат при розрахунку вартості одержуваної за його спалюванні енергії. З іншого боку, розпорошення вугілля забруднює місцевість вздовж шляху його транспортування і зв'яже околиці складування.

Технологічні властивості паливних водних вугільнихсуспензий (як і інших) такими параметрами:

змістом твердої фази (вугілля);

>дисперсностью твердої фази (>гранулометрический склад парламенту й питома поверхню вугілля з мінеральними домішками);

в'язкістю і його залежності від швидкості і температури транспортування;

стабільністю — динамічної (при транспортуванні трубами й у танкерах) і статичної (в резервуарах);

складом, властивостями необхідним змістом хімічних добавок — ПАР (стабілізаторів ідисперсантов);

змістом потребують і складом мінеральних домішок, зокрема такі екологічно шкідливі, яксоединениясери та інші токсичні речовини.

Неодмінним елементом технології виготовленняВУС є здрібнення на млинах різних типів іенергонапряженности. ЗазвичайВУС готують у процесі подрібнення вугілля, коли млин використовують як і змішувач суспензії. Однак понад економічні схеми приготуванняВУС удвічі етапу, коли вугілля подрібнюють за технологієюпилеприготовления, а змішують його із жовтою водою всмесителе. Іноді (наприклад, в терміналіБелово-Новосибирск) для мінімізації в'язкості суспензію подрібнюють в кульової і стрижневою млинах (вугіллябимодальногогранулометрического складу). Процес приготуванняВУС спливає додатковомусмесителе. Ступінь подрібнення вугілля залежить від призначення і використаннясуспензий. Дисперсністьсуспензий, призначених замінити вуглеводневе паливо в двигунах внутрішнього згоряння, мусить бути значно більшою, ніжсуспензий, застосовуваних на ТЕС замість мазуту. Верхня межа розмірів частинок вугілля кожному за способу використання суспензії встановлюють з умов мінімальних механічногонедожога і витрат надиспергирование.Вязкость суспензії мусить бути найменшої при найбільшої стабільності і мінімальних витратах на тонке здрібнення. Витрати приготування (здрібнення і змішання) в сум видатками на ПАР значною мірою визначає вартість будівництва і економічну конкурентоспроможне вугільнихсуспензий коїться з іншими видами палива.

Основне якістьВУС за інших однакових властивості вугілля (теплота згоряння, зольність, мінералогічний склад парламенту й вихідна вологість) й однакових витратах на приготування визначають їїреолгические характеристики (в'язкість і стабільність, які залежать від багатьох чинників. До до їх числа ставляться властивостідисперсионной середовища, склад, щільність і змістом дисперсною фази, їїгранулометрический склад,лиофобно-лиофильний баланс поверхнею розділу фаз, енергія їх поверховість взаємодії. Заради покращання технологічних характеристикВУС, і навіть підвищення якостей розпорошення під час спалювання у яких додають (зазвичай) поверхнево-активні речовини, які можна запроваджені на стадії подрібнення чи змішування. Суттєві молекулярна структура ПАР уміст їх у суспензії.

>Суспензия єметастабильной колоїдної системою. Стійкість до випаданню в осад твердої фази визначається фізико-хімічними властивості ми вугільних частинок — утворенням суспензії просторового каркаса. Але навіть добре стабілізовані суспензіїрасслаиваются протягом днів. Утворюється щільний осад, який повернути в зважене стан можна тільки інтенсивним перемішуванням.Гомогенизация — неодмінний елемент приготуванняВУТ, покликаного забезпечити транспортування. Витрати електроенергії на приготуванняВУТ в терміналіБелово-Новосибирск становили 72кВт*ч/т, у тому числі 14кВт*ч/т витрачено нагомогенизацию. Витрати ПАР у тому комплексі в 3 разу перевищували вартість електроенергії. Разом вони перевищували вартість на районі його видобутку.

Оптимальні (за затратами електроенергії на приготування) параметриВУС, виділені на різноманітних галузей використання, наведені у табл. 1. Збагачення пересічного вугілля можна вважати бажаним всім видівВУС і всіх випадках їх застосування. Моторне паливо для ДВС виготовляються з вугілля, збагаченого ідеминерализованного до залишкової зольності трохи більше 2 %. У сумарному балансі вартості енергії деякі параметри протистоять одне одному. Так, збільшеннядисперсности

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: реферати
    Симбіоз хробаків і бактерій Більшість живих істот, які населяють нашу планету, є складними
  • Реферат на тему: Деякі відомості про клітини
    Розміри клітин >Прокариоти – 1–10 >мкм >Эукариоти – 10–120 >мкм Клітина зсередини і зовні
  • Реферат на тему: Агератум
      У культурі найчастіше трапляється >агератум мексиканський (>Ageratum >mexicanum). Це багаторічне
  • Реферат на тему: Мешканці грунту
    >Т.В. >Лукаревская Коли літнього дня ми входимо до лісу, одразу помічаємо >порхающих метеликів,
  • Реферат на тему: Механіка мітозу
    Л. В. Яковенко Невдовзі опісля того, як німецький патофізіолог >Р.Вирхов у середині в XIX ст.

Навігація