Switch to English

 

 

 

 

Информация после конференции

Статистическая информация:

В конференции приняло участие 50 человек

География:

  • Украина - 41

  • Россия - 9

 

Научные звания:

  • Доктор наук - 5

  • Кандидат наук - 15

 

Сделано докладов - 20

  • Пленарных - 10

  • Секционных - 8

  • Он-лайн - 2

 

Как и ожидалось, одним из наиболее обсуждаемых вопросов на Конференции опять было использование водоугольного топлива на объектах энергетики и промышленности.

 

По результатам конференции было принято два документа.

  1. Было выдано положительное Экспертное заключение проектной сессии конференции на проект «Получение из местных топлив искусственного газа энергетического и технологического назначения», представленный компанией ООО «Универсальная энергия» (г.Екатеринбург, Россия) для передачи его в Фонд «Сколково» для участия в конкурсном отборе на получение финансирования.

  2. Было подготовлено Обращение участников Конференции по проблемам практического внедрения технологий водоугольного топлива на объектах энергетики и промышленности Украины к

  • Министру энергетики и угольной промышленности Украины госп. Бойко Ю.А.;

  • Председателю Комитета Верховной Рады Украины по вопросам топливно-энергетического комплекса, ядерной политики и ядерной безопасности госп. Мартыненко Н.В.;

  • Президенту Национальной академии наук Украины академику НАН Украины, д.т.н., проф. Патону Б.Е.

Обращение
участников 2-й Международной научно-практической конференции
«Современные тенденции использования топлива,
производимого из угля, в промышленности и энергетике»

(Алушта, июнь 2012 г.)

Потребление природного газа в Украине почти втрое превышает его собственную добычу. Это, с учетом монопольного характера поставок импортного газа и экономически необоснованного ценообразования на него, приносит значительные убытки отечественной экономике. В направлении провозглашенного правительством Украины курса на уменьшение потребления газа как один из приоритетных путей рассматривается его замещение отечественным углем на ТЭС, ТЭЦ, в коммунальных и промышленных котельных, в частности, в виде водоугольного топлива - ВУТ, которое в последние годы все шире внедряется в Китае и России.

Ссылаясь на опыт этих стран, сторонники ВУТ указывают на меньшую его стоимость в сравнении с газом и мазутом, на возможность упрощения систем хранения и подачи топлива в сравнении с угольными котлоагрегатами и на существенное снижение выбросов оксидов азота при сжигании ВУТ по сравнению с углем, с чем можно полностью согласиться. Одновременно можно услышать более многообещающие и менее обоснованные заявления, например, о возможности практически полной замены газа на ВУТ из местного угля в коммунальной и промышленной теплоэнергетике; о перспективности применения ВУТ на ТЭС; об увеличении полноты выгорания и калорийности ВУТ по сравнению с углем; о возможности изготовления ВУТ из угля любой марки и качества, включая высокозольные шламовые отходы, и о пригодности его применения к любому котлоагрегату без существенной реконструкции; об уменьшении выбросов пыли и оксидов серы при сжигании ВУТ по сравнению с углем, и т.д.

Эти вопросы были всесторонне рассмотрены в рамках 2-й Международной научно-практической конференции «Современные тенденции использования топлива, производимого из угля, в промышленности и энергетике», одними из главных направлений которой были технологии создания и сжигания ВУТ в топках котлоагрегатов. На основании анализа практического опыта сжигания ВУТ на энергообъектах Китая, СССР и России, теплотехнических расчетов и конструкторских проработок, докладов и дискуссий участники конференции согласились в том, что преимущества ВУТ по сравнению с углем в простоте топливного хозяйства энергоустановок и в снижении выбросов оксидов азота, а по сравнению с мазутом и газом - в цене, вполне реальны и обосновывают необходимость его внедрения. Однако это внедрение необходимо осуществлять лишь там, где это возможно и целесообразно, в противном случае, неудача способна скомпрометировать саму идею ВУТ.

Для оптимального выбора сырьевой базы для создания ВУТ и объектов для перевода на его сжигание следует принять к сведению следующее:

1.      В последние годы на ТЭС Украины за счет улучшения качества угля и восстановления технического состояния котлоагрегатов потребление газа сократилось до менее 2% от всей топливной базы, то есть фактически газ идет только на розжиг котлоагрегатов. Это снимает актуальность вопроса о внедрении ВУТ для уменьшения потребления газа на ТЭС. К тому же, сжигание ВУТ в существующих пылеугольных котлоагрегатах ТЭС Украины невозможно вследствие нарушения условий жидкого шлакоудаления.

2.      В то же время уменьшение доли газа в топливной базе ТЭС увеличило использование угля. Баланс выпуска и потребления энергетической угольной продукции в 2011 г. показывает отсутствие значительного резерва местного угля для замещения газа в других отраслях. Избыток качественной угольной продукции, пригодной для производства ВУТ, не превышает 3,5 млн т (эквивалент 2,5 млрд м3 газа) в год. Примерно в таком же объеме для производства ВУТ можно использовать низкокачественные твердотопливные ресурсы, например, бурый уголь и отходы углеобогащения, но такое топливо потребует разработки особых технологий приготовления и сжигания.

3.      В Китае, где применение ВУТ получило наибольшее развитие, его изготавливают из высокореакционных углей марок ДГ, Г и Ж с зольностью менее 8-10%. Для изготовления ВУТ, которое сжигают в существующих газомазутных котлах, пригодны не более 4% от всего объема добычи угля в Китае. При сжигании такого ВУТ механический недожог (доля несгоревшего углерода в энергетическом эквиваленте) составляет около 5%. Это меньше по сравнению со сжиганием угля в плотном слое, где мехнедожог зачастую превышает 10%. Но если сравнить его с современным уровнем мехнедожога на ТЭС Украины (уголь марок ДГ и Г - 0,4-0,8%, низкореакционные антрацит и тощий уголь - 4-6%), то преимущество ВУТ не ощущается. Более точным, чем калорийность, является понятие низшей теплоты сгорания, не учитывающей теплоту конденсации влаги, которую невозможно утилизировать, поскольку температура отходящих газов должна превышать точку росы по серной и азотной кислотам - около 130оС. С учетом этого становится  понятно, что при добавлении к углю дополнительной влаги низшая теплота сгорания в пересчете на сухую массу топлива всегда снижается по сравнению с самим углем.

4.      Основными отличиями горения факела ВУТ от пылеугольного и газомазутного являются: увеличенное время воспламенения, включающее время испарения влаги; увеличенный удельный (на единицу калорийности) расход продуктов сгорания за счет вклада водяного пара; уменьшенная температура факела. Поэтому при сжигании ВУТ даже из малозольного угля в газомазутных котлах с их минимальной реконструкцией мощность котлоагрегатов уменьшается. Теплотехнические расчеты по переводу некоторых котлоагрегатов на ВУТ без их существенной реконструкции, выполненные на кафедре Промышленной теплоэнергетики Национальной металлургической академии Украины (Днепропетровск, Украина) согласно действующим нормативным методам, показали, что из условий как стабильности горения, так и допустимых режимов работы котельных элементов относительно устойчивая работа этих агрегатов может быть обеспечена только при снижении производительности до 70% номинальной и ниже. Эти различия количественно возрастают с увеличением зольности: так, при обычном уровне зольности энергетического угля 20-25% уменьшение температуры факела ВУТ по сравнению с пылеугольным достигает 200-250 К. Исходя из необходимости соответствия времени пребывания угольных частиц в топке необходимому времени выгорания, это требует увеличения топочного объема и/или оборудования котла предтопками, где происходит воспламенение и частичное сгорание факела ВУТ, и исключает возможность эффективного факельного сжигания ВУТ, произведенного из низкореакционного антрацита. Исходя из необходимости обеспечения необходимого уровня тепловосприятия топочных поверхностей нагрева, это требует увеличения их площади. Исходя из увеличения удельного расхода продуктов сгорания, это требует реконструкции экономайзеров и увеличения производительности дымососов. В общем, перевод существующих газомазутных котлов на ВУТ, изготовленное из энергетического угля марок ДГ, Г, Ж с обычным уровнем зольности, требует их существенной реконструкции, не всегда возможной в условиях плотной компоновки ТЭЦ и коммунальных котельных, а применение для изготовления ВУТ малозольных угольных концентратов существенно увеличивает его стоимость.

5.      Необходимым условием для перевода газовых котлов на ВУТ является окупаемость их реконструкции за счет меньшей цены угольного топлива по сравнению с газовым. Между тем, по существующим в Украине тарифам, эта разница ощутима только для ТЭС, промышленных предприятий и бюджетных организаций. Из-за льготного тарифа на газ для предприятий коммунальной энергетики, разница его цены с ВУТ сегодня не способна окупить необходимые объемы реконструкции котлоагрегатов.

6.      Снижение генерации оксидов азота при сжигании ВУТ связано с уменьшением температуры его факела по сравнению с газомазутным и пылеугольным. А вот известные данные об уменьшении выбросов пыли и оксидов серы при сжигании ВУТ по сравнению с энергетическим углем не вызваны изменением условий горения и связаны только с применением для изготовления ВУТ угля с меньшей зольностью и содержанием серы. При изготовлении ВУТ из энергетического угля обычного уровня качества его сжигание не дает преимуществ по выбросам пыли и оксидов серы. Поэтому для обеспечения нормативных экологических требований перевод газомазутных котлов на сжигание ВУТ требует их оснащения системами шлакоудаления, пылеулавливания, сероочистки, что особенно важно для ТЭЦ и котельных, расположенных в населенных пунктах.

7.      Технологии создания ВУТ из каменного угля на сегодня достаточно развиты в Китае и России в целом, в Украине - по отдельным элементам. Наилучшие результаты для получения необходимой дисперсности дает комбинация сухого дробления и мокрого размола с использованием механических и/или кавитационных технологий. Добавление поверхностно-активных веществ позволяет обеспечить необходимые реологические свойства ВУТ из каменного угля с содержанием влаги менее 40%. Днепровский бурый уголь отличается высоким содержанием серы (до 4% на сухую массу) и внутренней влаги (от 12 до 25%), поэтому для изготовления качественного ВУТ он требует термической обработки, в ходе которой удаляется основная часть серы, а внутренняя влага угольного вещества стабилизируется на уровне 1-2%. Данная технология, основанная на скоростной термообработке, развита, например, в ФГУП ИГИ и ЗАО «Компомаш-ТЭК» (Москва, Россия).

8.      Кроме газомазутных котлоагрегатов, перевод которых на сжигание ВУТ связан с потерей мощности и/или требует существенной реконструкции, крупными потребителями газа являются коммунальные и промышленные котлы малой мощности. Среди них наибольшее распространение имеют котлы ДКВР паропроизводительностью от 2,5 до 35 т/ч с топками плотного слоя, переведенные в свое время на сжигание газа. Опыт Китая и России, например, ЗАО «Корпорация ПРОТЭН» (Новосибирск, Россия), свидетельствует, что котлы такого типа могут быть переведены на сжигание ВУТ, произведенного из угля марок ДГ, Г, Ж с зольностью до 30%, с некоторой потерей мощности и с относительно небольшим объемом реконструкции, а значит, и с наименьшим сроком ее окупаемости. Заслуживает внимания положительный опыт ГОАО НИПКИ «Углемеханизация» (Луганск, Украина) по переводу таких котлов, расположенных в шахтных котельных, на сжигание в кипящем слое с подачей в его верхнюю часть ВУТ, изготовленного из шламовых отходов углеобогащения. По этой оригинальной технологии, богатая природным глинистым связующим суспензия осаждается на крупных частицах и горит в кипящем слое без ограничения времени пребывания, что позволяет сжигать таким образом высокозольные каменноугольные и даже антрацитовые шламы. Это существенно снижает стоимость ВУТ и расширяет топливную базу промышленной теплоэнергетики за счет привлечения низкокачественных топливных ресурсов.

9.      В настоящее время все известные разработки в направлении ВУТ в Украине, кроме вышеназванного отдельного примера ГОАО НИПКИ «Углемеханизация», ограничиваются технологиями мокрого размола и, в лучшем случае, исследованием распыления и воспламенения ВУТ в муфельных установках укрупненного лабораторного масштаба. Между тем, как подчеркивалось выше, готовыми к внедрению можно было бы считать лишь проекты, в которых детально проработаны в пилотном масштабе не только стадии изготовления, подачи и воспламенения ВУТ, но и процессы горения и тепломассообмена в топках котлоагрегатов соответствии с нормативными требованиями их проектирования, а также системы шлакоудаления, золоулавливания и очистки уходящих газов от вредных примесей в соответствии с существующими нормативными требованиями. Именно отсутствием серьезных проработок по этим вопросам можно объяснить громкость заявлений о ВУТ как о панацее, о которых упоминалось в начале этого обращения и к которым следует относиться очень осторожно. Вместо этого целесообразно было бы открыто сопоставить уровень существующих разработок и скоординировать усилия на преодолении нерешенных проблем, в том числе с учетом зарубежного опыта.

10.   Научно-производственная кооперация с зарубежными разработчиками технологий изготовления и сжигания ВУТ способна значительно ускорить внедрение ВУТ в Украине. При этом следует учесть, что китайские фирмы более склонны к созданию энергоустановок «под ключ» без передачи ноу-хау, что затруднит развитие отечественных технологий. Сотрудничество с российскими фирмами в большинстве случаев может быть построено на принципах взаимовыгодной кооперации, что в перспективе более плодотворно для собственного технологического развития.

Из приведенных материалов следует такой общий вывод.

В нынешних условиях Украины внедрение ВУТ на пылеугольных ТЭС нецелесообразно, на газомазутных ТЭЦ - ограничено существующими льготными тарифами на газ для предприятий коммунальной энергетики, жесткими экологическими требованиями населенных пунктов и необходимостью значительных объемов реконструкции котлоагрегатов в условиях плотной компоновки котельных цехов. Наиболее приемлемым, требующим небольших объемов реконструкции и сроков окупаемости выглядит внедрение ВУТ на промышленных котлах малой и средней мощности, изначально спроектированных как угольные и лишь впоследствии переведенных на сжигание газа, по двум технологическим направлениям. Первое заключается в сжигании ВУТ, изготовленного из высокозольных каменноугольных и антрацитовых шламов, в сочетании с кипящим слоем. Второе предусматривает оснащение котлов предтопками для сжигания ВУТ, изготовленного из энергетических углей марок ДГ, Г, Ж с зольностью 20-30%, а также из термообработанного бурого угля.

Во всех случаях перевод на ВУТ требует:

·        перераспределения тепловоспринимающих поверхностей на основании теплотехнических и гидравлических расчетов котлоагрегатов в соответствии с действующими нормативными методами;

·        создания или восстановления систем шлакоудаления и пылеулавливания;

·        оснащения системами сероочистки дымовых газов или внутритопочного связывания серы.

Ожидаемый объем замещения газа на таких котлах составляет не менее 5 млрд м3 в год, что отвечает наличным резервам местного энергетического угля и низкокачественным твердотопливным ресурсам.

Для ускорения практического внедрения этих направлений считаем необходимым координацию со стороны НАН Украины и заинтересованных министерств и государственную поддержку, в том числе в рамках Закона Украины «О государственно-частном партнерстве» и в кооперации с российскими партнерами, следующих работ:

·       по разработке промышленных технологий мокрого размола угля, в т.ч. с минимизацией удельных энергозатрат;

·       по разработке промышленных технологий предварительной термической обработки бурого угля и уменьшения в нем содержания серы для изготовления ВУТ;

·       по повышению реологических характеристик и стабильности ВУТ при минимизации доли воды, в т.ч. с применением поверхностно-активных веществ;

·       по отработке конструкций эрозионно-стойких форсунок с высокой степенью распыления и горелочных устройств с устойчивым воспламенением;

·       по экспериментальному исследованию необходимых условий воспламенения и сжигания ВУТ из угля и угольных отходов различных марок и зольности;

·       по разработке нормативных документов по составу и качеству ВУТ и по распространению существующих нормативных методов проектирования котлоагрегатов на ВУТ;

·       по теплотехническим расчетам и конструкторским проработкам реконструкции топочных устройств и тепловоспринимающих поверхностей котлоагрегатов, предназначенных для перевода на ВУТ, их оснащению предтопками-воспламенителями, системами шлакоудаления, золоулавливания, сероочистки и т.п., и проведению необходимых испытаний;

·       по теплотехническим расчетам и конструкторским проработкам реконструкции котлоагрегатов со сжиганием ВУТ в комбинации с кипящим слоем и других методов сжигания ВУТ из высокозольных углей и шламовых отходов, с проведением необходимых испытаний.

От имени участников конференции

 
 

Контакты:

phone:

+380 (95) 5222222 (часовой пояс: GMT +02)

e-mail:

cwf.2012(at)triacon.org

Last update 11.07.2012 13:52:10