Проблемы энергетического использования осадка сточных вод в котлоагрегате с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке рекомендаций для эффективного энергетического использования осадка сточных вод в котлоагрегатах с пузырьковым кипящим слоем. ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы энергетического использования осадка сточных вод. Провести энергообследование котлоагрегата с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ при сжигании осадка сточных вод совместно с древесными отходами целлюлозно-бумажного производства. Проведение теплотехнического анализа осадка сточных вод и древесных отходов. Проведение элементного анализа материала кипящего слоя. МЕТОДЫ. Образцы осадка сточных вод и древесных отходов были отобраны на тракте топливоподачи котла Е-75-3,9-440 ДФТ. Для подготовки проб использовались шаровая барабанная мельница РМ 200 фирмы Retzsch и ситовый анализатор Retzsch AS 200 Control. Элементный анализ осадка сточных вод был проведен методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии на спектрометре EDX-8000. Метод идентифицирует металлы и элементы объекта путем детектирования их энергетических сигнатур. Содержание водорода, азота и углерода определено с помощью анализатора EuroVector EA-3000. Теплотворная способность исследуемых образцов была определена с помощью калориметра IKA C 2000 Basic Version 2 с жидкостным криотермостатом LOIP FT-216-25. Энергетические обследования проводились при установившемся тепловом режиме котлоагрегата. РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты исследований показали, что в процессе сжигания осадка сточных вод в котле с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ условия его работы сильно отличаются от расчетных, что связано с проблемами шлакования, эрозии из-за высокой зольности осадка, а также проблем, связанных с эксплуатацией кипящего слоя из-за высокой влажности топлива. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Даны рекомендации по повышению энергетической эффективности сжигания осадка сточных вод в котлоагрегате с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ.

1. Макеева Е.Н., Зверева Э.Р., Морозова О.Ю. Перевод котельных на альтернативное топливо // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2024. Т.26. № 1. С. 107-117. doi:10.30724/1998-9903-2024-26-1-107-117.

2. Singh, V., Nemalipuri, P., Das, H. C., & Vitankar, V. (2025). An Eulerian-Eulerian multifluid simulation for co-combustion of coal and sawdust in industrial scale circulating fluidized bed boiler. Cleaner Energy Systems, 10, 100169. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cles.2025.100169

3. Patro, B. (2016). Efficiency studies of combination tube boilers. Alexandria Engineering Journal, 55(1), 193–202. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.12.007

4. Sekyere, C. K. K., Opoku, R., Asaaga, B., Baah, B., Andoh, P. Y., Obeng, G. Y., & Agbogla, J. (2025). Techno-environmental assessment of the fuel properties of a variety of briquettes for biomass boiler applications. Cleaner Energy Systems, 10, 100185. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cles.2025.100185

5. Petrovič, A., Cenčič Predikaka, T., Parlov Vuković, J., Jednačak, T., Hribernik, S., Vohl, S., Urbancl, D., Tišma, M., & Čuček, L. (2024). Sustainable hydrothermal co-carbonization of residues from the vegetable oil industry and sewage sludge: Hydrochar production and liquid fraction valorisation. Energy, 307, 132760. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132760

6. Shen, X., Yan, H., Shi, J., Tan, Y., Yang, H., Hu, H., & Li, S. (2025). Experimental investigation on smoldering combustion for sewage sludge treatment: Influence of key parameters and self-sustaining limit. Case Studies in Thermal Engineering, 65, 105673. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.105673

7. Jobodwana, L., & Sithole, N. T. (2025). From waste to resource: Cleaner production of geopolymer bricks from sewage sludge via production parameter optimization. Construction and Building Materials, 489, 142341. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142341

8. Wilk, M., Śliz, M., & Lubieniecki, B. (2021). Hydrothermal co-carbonization of sewage sludge and fuel additives: Combustion performance of hydrochar. Renewable Energy, 178, 1046–1056. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.06.101

9. Corre, S., Gorete Ribeiro Domingos, M. E., Florez-Orrego, D., Magnaval, G., Margni, M., & Maréchal, F. (2025). Life cycle assessment and techno-economic comparison of methane production routes from sewage sludge: Incineration vs. Hydrothermal Gasification and Anaerobic Digestion. Energy Conversion and Management, 341, 120015. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120015

10. Hoang, Q. N., Vanierschot, M., Blondeau, J., Croymans, T., Pittoors, R., & van Caneghem, J. (2021). Review of numerical studies on thermal treatment of municipal solid waste in packed bed combustion. Fuel Communications, 7, 100013. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jfueco.2021.100013

11. Hannl, T. K., Skoglund, N., Priščák, J., Öhman, M., & Kuba, M. (2024). Bubbling fluidized bed co-combustion and co-gasification of sewage sludge with agricultural residues with a focus on the fate of phosphorus. Fuel, 357, 129822. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129822

12. Ben Ali, M., el Hazzat, M., Flayou, M., Moussadik, A., Belekbir, S., Sifou, A., Dahhou, M., Kacimi, M., Benzaouak, A., & el Hamidi, A. (2025). Advanced kinetic and thermodynamic analysis of sewage sludge combustion: A study of non-isothermal reaction mechanisms and energy recovery. FirePhysChem. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fpc.2025.04.002

13. Ortner, B., Schmidberger, C., Gerhardter, H., Prieler, R., Schröttner, H., & Hochenauer, C. (2023). Application of computationally inexpensive CFD model in steady-state and transient simulations of pulverized sewage sludge combustion. Advanced Powder Technology, 34(12), 104260. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apt.2023.104260

14. Ortner, B., Peham, L., Schmidberger, C., Prieler, R., & Hochenauer, C. (2025). CFD modeling of sewage sludge combustion in an experimental entrained flow reactor with integrated slag flow dynamics. Applied Thermal Engineering, 267, 125779. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.125779

15. Dubinin, Yu. V., Yazykov, N. A., Lyulyukin, A. P., & Yakovlev, V. A. (2025). Combustion of sewage sludge in a fluidized bed of catalyst: from laboratory to the pilot plant. Waste Management, 204, 114944. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.wasman.2025.114944

16. Peltola, P., Ruottu, L., Larkimo, M., Laasonen, A., & Myöhänen, K. (2023). A novel dual circulating fluidized bed technology for thermal treatment of municipal sewage sludge with recovery of nutrients and energy. Waste Management, 155, 329–337. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.11.017

17. Alobaid, F., Kuhn, A., Vakkilainen, E., & Epple, B. (2024). Recent progress in the operational flexibility of 1 MW circulating fluidized bed combustion. Energy, 306, 132287. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132287

18. Brachi, P., di Fraia, S., Massarotti, N., & Vanoli, L. (2022). Combined heat and power production based on sewage sludge gasification: An energy-efficient solution for wastewater treatment plants. Energy Conversion and Management: X, 13, 100171. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2021.100171

19. Jena, S., Singh, V., Nemalipuri, P., Das, H. C., Pradhan, M. K., Vitankar, V., & Hotta, T. K. (2025). Hydrodynamics and Mixing analysis of different bed materials with coal in an industrial scale bubbling fluidized bed boiler. Case Studies in Thermal Engineering, 69, 105989. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.105989

20. Stenberg, V., Rydén, M., & Lind, F. (2023). Evaluation of bed-to-tube heat transfer in a fluidized bed heat exchanger in a 75 MWth CFB boiler for municipal solid waste fuels. Fuel, 339, 127375. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127375

21. Рябов, Г. А. Обзор результатов зарубежных и отечественных исследований в области использования технологии сжигания твердых топлив в циркулирующем кипящем слое / Г. А. Рябов // Теплоэнергетика. – 2021. – № 2. – С. 41-60. – DOI 10.1134/S0040363621020053. – EDN AFKXUZ.

22. Г. А. Рябов. Исследование влияния различных факторов на изменение концентрации щелочных элементов, вызывающих агломерацию слоя / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, О. А. Смирнова, Д. С. Литун // Теплоэнергетика. – 2021. – № 1. – С. 85-94. – DOI 10.1134/S0040363621010173. – EDN XVYYEA.