Перспективы технологии совместного сжигания биомассы и угля на объектах энергетики

ЦЕЛЬ. Биоэнергетика направлена на производство топлива биологического происхождения альтернативного природному органическому топливу. Биотопливо получают из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов, из промышленных отходов, из отходов сельского хозяйства и т.д. В статье изучены свойства каменного угля Кузнецкого бассейна с твердотопливными композициями из местных видов топлива и отходами производства органической природы (биомассы), а также возможность их совместного сжигания в котлах малой и средней мощности. МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач в научной статье были использованы расчетный и эмпирический метод исследования – эксперимент. Экспериментальные исследования были проведены в лабораториях кафедры «Технологии в энергетике и нефтегазопереработке» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», в лабораториях филиала АО «Татэнерго» «Казанская ТЭЦ-1» и филиала ОАО ТКГ-16 «Казанская ТЭЦ-3». В качестве объектов исследования были выбраны: каменный уголь Кузнецкого угольного бассейна; торф месторождения Сосновое Республики Татарстан; древесные опилки, полученные после переработки лиственных пород деревьев; жмых из переработанных маслосемян на АО «Казанский маслоэкстракционный завод». В соответствии с действующими ГОСТ были определены влажность (ГОСТ Р 52911-2013), зольность (ГОСТ Р 55661-2013), и выход летучих веществ (ГОСТ Р 55661-2013) образцов топлив. Приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований по теплоте сгорания; зольности, выхода летучих продуктов в композиции топлив при их совместном сжигании. Рассчитаны экономия природного топлива и предотвращенный экологический ущерб атмосфере и почве при совместном сжигании твердотопливных композиций. Разработана схема совместного сжигания угля и биомассы с последующей комплексной очисткой образующихся вредных газов озонно-аммиачным методом. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Торф и древесные опилки, обладая достаточно высокой теплотой сгорания и малой зольностью, являются перспективным топливом, при их совместном сжигании с каменным углем, для котельных малой и средней мощности в районах с низкой газификацией. Применение местных топливных ресурсов, альтернативных видов топлива позволит сократить расход природного ископаемого топлива, повысить экологическую безопасность предприятий топливно-энергетического комплекса, малой энергетики, обеспечить устойчивый рост валового национального продукта.

1. Панцхава Е.В., Шипилов М.М., Ковалев Н.Д. Биоэнергетика России: настоящее и будущее (биоэнергетика и политика) // Академия Энергетики. 2008. №3(23). С. 40-45.

2. Гревцев Н.В., Александров Б.М., Верхотуров И.М., и др. Технологические и геоэкологические аспекты использования торфа в энергетике // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2012. №1. С. 17-21.

3. De França Lopes G., de Matos Jorge L.M., Paraíso P.R., et al. Dimethyl ether production from sugarcane vinasse: modeling and simulation for a techno-economic assessment // Bioenergy research. 2020. V. 13. N2. pp. 397-410.

4. Назаров В.И., Макаренков Д.А., Мавлюдова Я.А. Комплексные теплофизические исследования топливных гранул на основе растительных и древесных отходов и техногенного сырья // Кокс и химия. 2018. № 6. С. 43-48.

5. Ali S., Shafique O., Mahmood S., et al. Biofuels production from weed biomass using nanocatalyst technology // Biomass and bioenergy. 2020. V. 139. p.105595.

6. Малыгин П.В., Любов В.К. Характеристики топливных гранул из различных видов древесных пород // Химия твердого топлива. 2015. №5. С. 61–69.

7. White P.M., Webber C.L., Viator R.P., et al. Sugarcane biomass, dry matter, and sucrose availability and variability when grown on a bioenergy feedstock production cycle // Bioenergy research. 2019. V. 12. №1. pp. 5–67.

8. Зверева Э.Р., Шаронова Е.В., Лаптев А.Г. Расчет процесса газификации угля в неподвижном и псевдоожиженном слое // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2005. №5-6. С. 3-10.

9. Селеннов В.Г., Михайлов А.В. Торф в малой энергетике // Академия энергетики. 2009. №1(27). С. 48–56.

10. Тимофеева С.С., Мингалеева Г.Р. Перспективы использования торфа в региональной энергетике // Известия Томского политехнического университета. Техника и технологии в энергетике. 2014. Т. 325. № 4. С. 46–55.

11. Tolvanen H., Kokko L., Raiko R. Fast pyrolysis of coal, peat, and torrefied wood: Mass loss study with a droptube reactor, particle geometry analysis, and kinetics modeling // Fuel. 2013. N.111. pp. 148–156.

12. Korjakins A., Toropovs N., Kara P., et al. Application of Peat, Wood Processing and Agricultural Industry Byproducts in Producing the Insulating Building Materials // Journal of architecture and civil engineering. 2013. V. 2. N.1. pp. 62–68.

13. Зверева Э.Р., Фарахов Т.М., Исхаков А.Р. Снижение вредных выбросов тепловых электростанций // Вестник Казанского энергетического университета. 2011. № 1(8). С. 39–44.

14. Кузьмин В.А., Заграй И.А., Десятков И.А. Исследование дисперсности и химического состава частиц в продуктах сгорания при сжигании газоторфяной смеси в паровом котле БКЗ-210-140Ф // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016. №5-6. С. 55–64.

15. Дремичева Е.С., Гаврилов А.С., Маношин А.О. Оценка потенциала биотоплива для генерации тепловой энергии на объектах топливно-энергетического комплекса // Промышленная энергетика. 2017. №1. С. 55–60.

16. Дремичева Е.С. Энергетические свойства торфа, насыщенного нефтепродуктами // Надежность и безопасность энергетики. 2020. Т. 13. №2. С. 105–109.