probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2017-19-3-4-41-52probener-359Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGСНИЖЕНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ СЖИГАНИИ УГЛЕЙ И ОТХОДОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ ОРГАНОВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙTHE REDUCTION ANTHROPOGENIC EMISSION AT THE COMBUSTION OF COALS AND COAL PROCESSING WASTE AS A COMPONENT COAL-WATER SLURRY CONTAINING PETROCHEMICALSДмитриенкоМ. А.DmitrienkoM. A.noemail@neicon.ruНяшинаГ. С.NyashinaG. S.noemail@neicon.ruШлегельН. Е.ShlegelN. E.noemail@neicon.ruШевыревС. А.ShevyrevS. A.noemail@neicon.ruНациональный исследовательский Томский политехнический университетРоссияNational Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian Federation201704122017193-44152Copyright © Дмитриенко М.А., Няшина Г.С., Шлегель Н.Е., Шевырев С.А., 20172017Дмитриенко М.А., Няшина Г.С., Шлегель Н.Е., Шевырев С.А.Dmitrienko M.A., Nyashina G.S., Shlegel N.E., Shevyrev S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/359

Предприятия энергетического комплекса, работающие на традиционных углеводородных энергоресурсах, в частности на твердом топливе (угле), ежегодно производят десятки миллионов тонн золошлаковых отходов и сотни миллионов кубометров газообразных выбросов. В рамках настоящей работы проведен анализ современных способов снижения вредных выбросов при сжигании традиционного угольного топлива, выделены перспективные подходы, отмечены преимущества и недостатки каждого из них. Показано, что сложно обеспечить одновременно низкие показатели по выбросам в золе и газообразным продуктам сгорания. К тому же, важно сохранить высокие энергетические и экономические показатели. В качестве перспективного подхода предложено применение органоводоугольных топливных суспензий вместо пылевидного и слоевого сжигания угля. Проведены эксперименты по изучению концентраций основных газообразных выбросов (СОx, SOx, NOx), образующихся при сжигании суспензий на основе углей и типичных отходов их переработки и обогащения (фильтр-кеков).

Coal-fired power stations produce of tens millions tons of ash and slag waste, and hundreds of millions cubic meters of gas emissions annual. As part of this work analysis of current methods to reduce anthropogenic emissions in the ash produced by the processing (combustion) of traditional coal fuels was made, advantages and disadvantages of each methods were highlighted. It is shown that both low levels of emissions in the ash and combustion products is difficult to ensure. As a result, it was proposed to use promising coal-water slurry containing petrochemicals instead of pulverized coal. The experimental research into maximum concentrations of anthropogenic emissions from the combustions of coal-water slurry containing petrochemicals. The experimental research into maximum concentrations of anthropogenic emissions by the combustions of coal-water slurry containing petrochemicals basedfilter-cakes were conducted

твердое топливоводоугольное топливооргановодоугольная суспензиясжиганиеантропогенные выбросызолошлаковые отходыsolid fuelcoal-water slurrycoal-water slurry containing petrochemicalsanthropogenic emissionsashslag wasteReferencesHanif A., Lu Z., Li Z. Utilization of fly ash cenosphere as lightweight filler in cement-based composites - A review. 2017. V. 144. P. 373-384. DOI.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.188.Hanif A., Lu Z., Li Z. Utilization of fly ash cenosphere as lightweight filler in cement-based composites - A review. 2017. V. 144. P. 373-384. DOI.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.188.Blissett R.S., Rowson N.A., A review of the multi-component utilisation of coal fly ash // Fuel. 2012. V. 97. P. 1-23. DOI.org/10.1016/j.fuel.2012.03.024.Blissett R.S., Rowson N.A., A review of the multi-component utilisation of coal fly ash // Fuel. 2012. V. 97. P. 1-23. DOI.org/10.1016/j.fuel.2012.03.024.Ahmaruzzaman M. A review on the utilization of fly ash // Prog. Energy Combust. Sci. 2010. V. 36. I. 3. P. 327-363. DOI.org/10.1016/j.pecs.2009.11.003.Ahmaruzzaman M. A review on the utilization of fly ash // Prog. Energy Combust. Sci. 2010. V. 36. I. 3. P. 327-363. DOI.org/10.1016/j.pecs.2009.11.003.Ribeiro J., Valentim B., Ward C., Flores D. Comprehensive characterization of anthracite fly ash from a thermo-electric power plant and its potential environmental impact // Int. J. Coal Geol. 2011. V. 68. I. 2-3. P. 204-212. DOI.org/10.1016/j.coal.2011.01.010.Ribeiro J., Valentim B., Ward C., Flores D. Comprehensive characterization of anthracite fly ash from a thermo-electric power plant and its potential environmental impact // Int. J. Coal Geol. 2011. V. 68. I. 2-3. P. 204-212. DOI.org/10.1016/j.coal.2011.01.010.Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q. A comprehensive review on the applications of coal fly ash // Earth-Sci. Rev. 2015. V. 141. P. 105-121. DOI.org/10.1016/j.earscirev.2014.11.016Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q. A comprehensive review on the applications of coal fly ash // Earth-Sci. Rev. 2015. V. 141. P. 105-121. DOI.org/10.1016/j.earscirev.2014.11.016Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р., Добронравов А.Д., Шамсутдинов Э.В. Комплексное использование золошлаковых отходов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2015. № 7-8. C. 26-36.Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р., Добронравов А.Д., Шамсутдинов Э.В. Комплексное использование золошлаковых отходов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2015. № 7-8. C. 26-36.Zhai M., Guo L., Sun L., Zhang Y., Dong P., Shi W. Desulfurization performance of fly ash and CaCO3 compound absorbent // Powder Technol. 2017. V.305. P. 553-561. DOI.org/10.1016/j.powtec.2016.10.021Zhai M., Guo L., Sun L., Zhang Y., Dong P., Shi W. Desulfurization performance of fly ash and CaCO3 compound absorbent // Powder Technol. 2017. V.305. P. 553-561. DOI.org/10.1016/j.powtec.2016.10.021Davini P. Flue gas treatment by activated carbon obtained from oil-fired fly ash // Carbon. 2002. V. 40. P. 1973-1979. DOI.org/10.1016/S0008-6223(02)00049-0Davini P. Flue gas treatment by activated carbon obtained from oil-fired fly ash // Carbon. 2002. V. 40. P. 1973-1979. DOI.org/10.1016/S0008-6223(02)00049-0Suarez-Ruiz I., Hower J.C., Thomas G.A. Hg and Se capture and fly ash carbons from combustion of complex pulverized feed blends mainly of anthracitic coal rank in Spanish power plants // Energy Fuel. 2007. V. 21. P. 59-70. DOI:10.1021/ef0603481Suarez-Ruiz I., Hower J.C., Thomas G.A. Hg and Se capture and fly ash carbons from combustion of complex pulverized feed blends mainly of anthracitic coal rank in Spanish power plants // Energy Fuel. 2007. V. 21. P. 59-70. DOI:10.1021/ef0603481López-Antón M.A., Díaz-Somoano M. Mercury retention by fly ashes from coal combustion: influence of the unburned coal content // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 927-931. DOI: 10.1021/ie060772pLópez-Antón M.A., Díaz-Somoano M. Mercury retention by fly ashes from coal combustion: influence of the unburned coal content // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 927-931. DOI: 10.1021/ie060772pShanthakumar S., Singha D.N., Phadke R.C. Flue gas conditioning for reducing suspended particulate matter from thermal power stations // Prog. Energy Combust. Sci. 2008. V. 34. I. 6. P. 685-695. DOI.org/10.1016/j.pecs.2008.04.001Shanthakumar S., Singha D.N., Phadke R.C. Flue gas conditioning for reducing suspended particulate matter from thermal power stations // Prog. Energy Combust. Sci. 2008. V. 34. I. 6. P. 685-695. DOI.org/10.1016/j.pecs.2008.04.001Jiao J., Zheng Y. A multi-region model for determining the cyclone efficiency // Sep. Purif. Technol. 2007. V. 53. P. 266-273. DOI.org/10.1016/j.seppur.2006.07.011Jiao J., Zheng Y. A multi-region model for determining the cyclone efficiency // Sep. Purif. Technol. 2007. V. 53. P. 266-273. DOI.org/10.1016/j.seppur.2006.07.011Saleem M., Krammer G. Effect of filtration velocity and dust concentration on cake formation and filter operation in a pilot scale jet pulsed bag filter // J. Hazard. Mater. 2007. V. 144. P. 677-681. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.094Saleem M., Krammer G. Effect of filtration velocity and dust concentration on cake formation and filter operation in a pilot scale jet pulsed bag filter // J. Hazard. Mater. 2007. V. 144. P. 677-681. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.094Peukert W., Wadenpohl C. Industrial separation of fine particles with difficult dust properties // Powder Technol. 2001. V. 118. I. 1-2. P. 136-148. DOI.org/10.1016/S0032-5910(01)00304-7Peukert W., Wadenpohl C. Industrial separation of fine particles with difficult dust properties // Powder Technol. 2001. V. 118. I. 1-2. P. 136-148. DOI.org/10.1016/S0032-5910(01)00304-7Hanne O., Timo N., Hannu K. Increase the utilization of fly ash with electrostatic precipitation // Miner. Eng. 2006. V. 19. P. 1596-1602. DQI.org/10.1016/j.mineng.2006.07.002Hanne O., Timo N., Hannu K. Increase the utilization of fly ash with electrostatic precipitation // Miner. Eng. 2006. V. 19. P. 1596-1602. DQI.org/10.1016/j.mineng.2006.07.002Sun W.-Y., Wang Q.-Y., Ding S.-L., Su S.-J. Simultaneous absorption of SO2 and NOx with pyrolusite slurry combined with gas-phase oxidation of NO using ozone: Effect of molar ratio of O2 / (SO2 + 0.5NOx) in flue gas // Chem. Eng. J. 2013. V. 228. P. 700-707.Sun W.-Y., Wang Q.-Y., Ding S.-L., Su S.-J. Simultaneous absorption of SO2 and NOx with pyrolusite slurry combined with gas-phase oxidation of NO using ozone: Effect of molar ratio of O2 / (SO2 + 0.5NOx) in flue gas // Chem. Eng. J. 2013. V. 228. P. 700-707.Mathieu Y., Tzanis L., Soularda M., Patarin J., Vierling M., Molière M. Adsorption of SOx by oxide materials: A review // Fuel Process. Technol. 2013. V. 114. P. 81-100. DOI.org/10.1016/j.fuproc.2013.03.019Mathieu Y., Tzanis L., Soularda M., Patarin J., Vierling M., Molière M. Adsorption of SOx by oxide materials: A review // Fuel Process. Technol. 2013. V. 114. P. 81-100. DOI.org/10.1016/j.fuproc.2013.03.019Thirupathi B., Smirniotis P.G. Nickel-doped Mn/TiO2 as an efficient catalyst for the low-temperature SCR of NO with NH3: Catalytic evaluation and characterizations // J. Catal. 2012. V. 288. P. 74-83. DOI.org/10.1016/j.jcat.2012.01.003Thirupathi B., Smirniotis P.G. Nickel-doped Mn/TiO2 as an efficient catalyst for the low-temperature SCR of NO with NH3: Catalytic evaluation and characterizations // J. Catal. 2012. V. 288. P. 74-83. DOI.org/10.1016/j.jcat.2012.01.003Glushkov D.O., Syrodoy S.V., Zhakharevich A.V., Strizhak, P.A. Ignition of promising coal-water slurry containing petrochemicals: Analysis of key aspects // Fuel Process. Technol. 2016. V. 148. P. 224-235. DOI.org/10.1016/j.fuproc.2016.03.008Glushkov D.O., Syrodoy S.V., Zhakharevich A.V., Strizhak, P.A. Ignition of promising coal-water slurry containing petrochemicals: Analysis of key aspects // Fuel Process. Technol. 2016. V. 148. P. 224-235. DOI.org/10.1016/j.fuproc.2016.03.008Glushkov D.O., Lyrshchikov S.Y., Shevyrev S.A., Strizhak, P.A. Burning properties of slurry based on coal and oil processing waste // Energy Fuels. 2016. V. 30. I. 4. P. 3441-3450. DOI:10.1021/acs.energyfuels.5b02881Glushkov D.O., Lyrshchikov S.Y., Shevyrev S.A., Strizhak, P.A. Burning properties of slurry based on coal and oil processing waste // Energy Fuels. 2016. V. 30. I. 4. P. 3441-3450. DOI:10.1021/acs.energyfuels.5b02881Лырщиков С.Ю., Стрижак П.А., Шевырев С.А. Характеристики зольного остатка сжигания капель органоводоугольных топливных композиций при разных температурах окислителя // Кокс и химия. 2016. № 5. С. 11-19.Лырщиков С.Ю., Стрижак П.А., Шевырев С.А. Характеристики зольного остатка сжигания капель органоводоугольных топливных композиций при разных температурах окислителя // Кокс и химия. 2016. № 5. С. 11-19.Ильин А.К., Ильин Р.А., Горбанов Т.Р. О дисперсном составе водотопливных эмульсий // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2012. № 11-12. C. 33-40.Ильин А.К., Ильин Р.А., Горбанов Т.Р. О дисперсном составе водотопливных эмульсий // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2012. № 11-12. C. 33-40.Лысак Д.В., Ростовщикова Д.В., Перминова Л.Г. Водоугольное топливо в теплоэнергетике // Молодёжь и наука: Сборник материалов VI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Красноярск: Сибирский федеральный ун-т. 2011. С. 1-4.Лысак Д.В., Ростовщикова Д.В., Перминова Л.Г. Водоугольное топливо в теплоэнергетике // Молодёжь и наука: Сборник материалов VI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Красноярск: Сибирский федеральный ун-т. 2011. С. 1-4.Liu J., Jiang X., Zhou L., Wang H., Han X. Co-firing of oil sludge with coal-water slurry in an industrial internal circulating fluidized bed boiler // J. Hazard. Mater. 2009. V. 167. P. 817-823. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.061Liu J., Jiang X., Zhou L., Wang H., Han X. Co-firing of oil sludge with coal-water slurry in an industrial internal circulating fluidized bed boiler // J. Hazard. Mater. 2009. V. 167. P. 817-823. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.061Medina A., Gamero P., Querol X., Moreno N., Leon B., Almanza M., Vargas G., Izquierdo M., Font O. Fly ash from a Mexican mineral coal I: Mineralogical and chemical characterization // J. Hazard. Mater. 2010. V. 181. P. 82-90. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2010.04.096Medina A., Gamero P., Querol X., Moreno N., Leon B., Almanza M., Vargas G., Izquierdo M., Font O. Fly ash from a Mexican mineral coal I: Mineralogical and chemical characterization // J. Hazard. Mater. 2010. V. 181. P. 82-90. DOI.org/10.1016/j.jhazmat.2010.04.096Nyashina G., Legros J.C., Strizhak P. Environmental potential of using coal-processing waste as the primary and secondary fuel for energy providers // Energies. 2017. V. 10 (3). P 405.Nyashina G., Legros J.C., Strizhak P. Environmental potential of using coal-processing waste as the primary and secondary fuel for energy providers // Energies. 2017. V. 10 (3). P 405.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.