На долю твёрдого топлива приходится 92 % в общем мировом балансе запасов топливных полезных ископаемых [1]. Общие запасы угля в Республике Казахстан составляют 162 млрд тонн. Насчитывается 10 бассейнов каменного и бурого угля, разведано более 300 месторождений. Ежегодная добыча составляет 100 млн. тонн угля [2]. по данным статистического обзора мировой энергетики (StatisticalReviewofWorldEnergy), подготовленному британской компанией BP, на конец 2012 года Казахстан по доказанным запасам угля занимает 8 место [3].
По прогнозам экспертов роль угля в энергетическом балансе в ближайшее время повысится. для Казахстана это также актуально, так как по имеющимся данным запасы угля составляют 3,9 % мировых запасов [3]. В РК разработана Концепция развития угольной промышленности до 2020 года [4]. Важным условием является совершенствование существующих и разработка новых технологий сжигания угля.
Цель – определение эффективности использования угля разреза «Каражыра» (ВКО) для приготовления водоугольного топлива (ВУТ).
Для решения вышеназванной цели были поставлены задачи:
– исследование состава угля и ВУТ;
– определение расхода угля и ВУТ;
– определение вредных выбросов при сжигании угля и ВУТ;
– анализ полученных данных.
Этапы проведения работы:
– исследование вопроса;
– выбор объекта исследования:
– уголь;
– ВУТ.
– экспериментальные исследования:
– определение состава топлива;
– определение расхода топлива;
– определение вредных выбросов.
– анализ и выводы.
Водоугольное топливо– ВУТ, является нетрадиционным источником энергии и представляет собой мелкодисперсную смесь (суспензию) измельчённого угля, воды и стабилизирующей добавки (пластификатора):
ВУТ = Уголь (60÷70) % + Вода (29÷39) % + Пластификатор 1 %
Приготовление ВУТ состоит из трёх основных этапов (стадий):
– предварительное дробление. Обычно до фракции (10÷12) мм;
– мокрый помол. Обычно до фракции (<100÷150) мкм;
– гомогенизация.
По физическим свойствам водоугольное топливо близко к мазуту, используемому в котельных. Физико-химические свойства ВУТ позволяют достичь эффективности сжигания топлива не ниже 98 %.
За основу для проекта был взят 1 из 4 котлов РК «Центр» – котел КВ-ТС-20-150 ПВ.
Котлы серии КВ-ТС предназначены для производства горячей воды температурой до 150 оС посредством сжигания различных видов твёрдого топлива в механических топках ТЧЗМ, ТЛЗМ.
В качестве угля для приготовления ВУТ рассматривается уголь разреза «Каражыра» (ВКО). Состав угля и ВУТ представлен на рис. 1.
Для оценки эффективности использования ВУТ изготовленного на основе угля разреза «Каражыра» для котла КВ-ТС-20-150 ПВ определили количество вредных выбросов при их сжигании.
Для угля расчет проводили согласно методики определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных [6].
Рис. 1. Состав угля разреза «Каражыра» и ВУТ на основе угля разреза «Каражыра»
Расчет для ВУТ проведен на основе данных методики расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании водоугольного топлива [7].
Полученные результаты представлены графически (рис. 2, 3, 4, 5).
Рис. 2. Выбросы твёрдых частиц летучей золы и недогоревшего топлива (кг/год)
Рис. 3. Выбросы оксидов серы в пересчёте на SO2(кг/год)
Рис. 4. Выбросы моноксида углерода (кг/год)
Рис. 5. Выбросы оксидов азота в пересчёте на NO2 (кг/год)
Заключение
В результате проведенных исследований был определен оптимальный состав водоугольного топлива и его расход. Полученные результаты показали, что применение ВУТ на основе угля разреза «Каражыра» позволяет:
– снизить выбросытвёрдых частиц летучей золы и недогоревшего топлива в атмосферу на 70 %;
– снизить выбросы оксидов серы (в пересчёте на SO2) на 27 %;
– снизить выбросы монооксида углерода на 4,8 %;
– снизить выбросыоксидов азота (в пересчёте NO2) на 17 %;
– обеспечить эффективность сжигания (более 99 %).
Следовательно, при использовании ВУТ повышается экологичность работы оборудования. Следует отметить, что при переходе на ВУТ не требуется существенных изменений конструкции агрегата.