Водоугольное топливо (ВУТ). Перспективы производства и использования с применением гидродинамической мельницы

Водоугольное топливо (ВУТ). Перспективы производства и использования

с применением гидродинамической мельницы.

Автор: , директор Государственного предприятия

"Московский центр внедрения достижений науки и Техники " департамент проблем экологии, председатель бюро Региональное отделения Российской Академии Естественных наук "Проблемы внедрения современных технологий ".

e-mail: *****@***ru

От редакции сайта: Дезинтеграторы – мельницы прямого действия, то есть их рабочие элементы напрямую встречаются с измельчаемым материалом. И по закону Ньютона, воздействуя на материал, получают от последнего обратное действие, проявляемое в износе рабочих органов. Жаль, что в данной статье автор не приводит скорости (обечаек роторов), удельный износ рабочих органов и их материал. А износ будет немаленький, если учитывать высокую исходную крупность (5мм) и то, что в исходном угле содержится до 20% несгораемого остатка (большая часть которого – абразивный кварц).

Содержание

1.Введение.

2.Что такое водоугольное топливо.

3.Гидродинамическая мельница. Конструкция.

4.Гидродинамическая мельница. Результаты помола угля.

5.Области применения гидродинамической мельницы

1.Введение

В мировом балансе запасов топливных полезных ископаемых на долю твёрдого топлива приходится 92 %, на долю нефти и газа – 8 %. Слайд2 Общие мировые геологические запасы угля оцениваются в 14300 млрд. т. В настоящее время электростанции потребляют около 44 % угля, металлургическая промышленность – 26 %, коммунально-бытовое хозяйство – 17 %, стройиндустрия и сельское хозяйство – 13 %.

В таблице 1 представлен примерный топливно-энергетический баланс мира. Слайд3и4

Таблица 1. Примерный топливно-энергетический баланс мира

Энергоресурсы	1980 г.	2000 г.	2020 г.
Млн. у. т.	%	Млн. у. т.	%	Млн. у. т.	%
Уголь	2737	27,1	5700	31,3	9200	30,9
Нефть (традиционные источники)	4693	46,5	4700	25,6	4300	14,4
Газ природный	1843	28,3	4000	21,9	4000	13,4
Ядерная энергия	211	2,1	2200	12,1	6800	22,8
Гидроэнергия	602	6,0	750	4,7	2600	5,4
Нетрадиционные источники нефти и газа	-	-	500	2,7	1300	4,4
Возобновляемые источники энергии	-	-	250	1,5	2600	8,7
Общее производство энергоресурсов	10086	100	18100	100	29800	100

Рациональное и эффективное экологически безопасное использование угля – одна из центральных проблем энергетики. Увеличение потребления угля для производства тепловой и электрической энергии связано с необходимостью проведения работ по переводу тепловых электростанций и районных котельных с природного газа и нефтепродуктов (мазута и др.) на уголь.

Перевод котлов работающих на природном газе и мазуте, на сжигание пылевидного угля, сопряжена с большими капиталовложениями и длительной остановкой котлов электростанций и котельных на реконструкцию. Однако, сжигание угля в пылевидном состоянии существенно ухудшает экологическую обстановку в районах его использования. Слайд5и6Для улавливания вредных веществ, выбрасываемых с продуктами сгорания угля, требуется установка весьма дорогостоящего оборудования, существенно увеличивающего себестоимость производства тепловой и электрической энергии.

На международной конференции «Новые экологически безопасные технологии в энергетике при использовании возобновляемых источников энергии», отмечалось, что внедрение в энергетику более эффективных и экологически безопасных технологий сегодня является одной из приоритетных задач. Слайд7Связано это как с необходимостью экономии энергоресурсов, так и с защитой природной среды.

Планируемое сокращение подачи газового топлива на электростанции России в ближайшие годы вынуждает энергетиков начать широкомасштабную работу по замене природного газа и мазута на уголь. Рост потребления угля на тепловых электростанциях, особенно при традиционных методах его сжигания, неизбежно повлечет за собой негативные экологические последствия. С другой стороны переход к возобновляемым источникам энергии потребует больших первоначальных затрат. При такой альтернативе представляет интерес мировой опыт, а также разработанные российскими специалистами мало затратные методы и технологии для энергетики.

Решение проблемы объективно возникшей в энергетике представляется возможным путем применения на тепловых электростанциях и в котельных конкурентоспособного экологически безопасного водоугольного топлива.

2.Что такое водоугольное топливо.

Водоугольное топливо, Слайд8представляет собой гомогенную суспензию мелких (менее 100 микрон) частиц угля в воде, которая обладает свойством текучести, что обеспечивает возможность транспортирования этой смеси по трубам и распыливания её подобно жидкому топливу в топочной камере.

Тонна водоугольного топлива Спо ориентировочным расчетам стоит в 2-3 раза меньше, чем тонна мазута. Водоугольное топливо экологически чище: при его сжигании сухого угля выбросы вредных окислов азота снижаются в 1,5 раза, окисей углерода – в 2 раза, а бензопирена – в 5 раз.

Готовое водоугольное топливо хранится в резервуарах подобно жидкому топливу, а его транспортировка возможна как в цистернах или других емкостях, так и по трубопроводам.

Основные преимущества Слайд10водоугольного топлива:

взрыво - и пожаробезопасность; снижение токсичности во всех технологических операциях (приготовление, транспортирование, хранение и сжигание); отсутствие пыли при приготовлении, хранении и транспортировании; снижение вредных выбросов в атмосферу при сжигании; сохранение технологических свойств при хранении и транспортировании; возможность транспортирования трубопроводным, речным, морским, автомобильным и железнодорожным транспортом; возможность комплексной механизации и автоматизации процессов приготовления, транспортирования и сжигания.

На рисунке Слайд11приводятся данные японских специалистов по объёмам сжигания ВУТ в г. г. в различных странах.

Наиболее узким местом в технологии приготовления угольного топлива является высокая энергоёмкость операции сухого измельчения и принципа подачи его в топку воздушной струей. Наиболее характерными особенностями, сопровождающими этот процесс, являются:

·  зольность угля в среднем 20%

·  недожог, как правило, 20%

·  в вязи с этим огромные площади отвалов

·  выбросы окислов азота и серы

Одним из основных факторов, сдерживающих широкое применение водоугольного топлива, является несовершенство технологии его приготовления, которое включает операции Слайд12тонкого измельчения угля, механического сгущения и стабилизации суспензий. В современных технологиях приготовления водоугольного топлива применяются мельницы традиционных конструкций (шаровые, стержневые, вибрационные и др.), в которых как органические компоненты угля, так и золообразующие компоненты измельчаются практически до одинаковой крупности.

3.Гидродинамическая мельница. Конструкция.

Слайд14Специалистами регионального отделения «Проблемы внедрения современных технологий» РАЕН и -Москва» создана гидродинамическая мельница для реализации способа обработки материалов по патенту Российской Федерации № 2 где реализуется «мокрый» процесс измельчения, при котором в атмосферу не выбрасывается даже следов твердых частиц и осуществлена возможность селективного измельчения.

Краткая техническая характеристика гидродинамической мельницы представлена в таблице ниже.

Таблица. Техническая характеристика гидродинамической мельницы

Показатели	Единицы измерения	Значения показателей
Производительность: ·  По исходному твёрдому материалу ·  По исходной пульпе	т/час м3/час	5-10 100-150
Максимальная крупность частиц исходного материала	мм	5
Частота вращения приводного вала	мин-1	3000
Энергозатраты: Мощность двигателя Удельные затраты	кВт кВт·ч/т	75 7,5-15
Масса	т	1,5
Габаритные размеры: Длина Ширина Высота	м м м	1,5 1,2 1,9

Гидродинамическая мельница (рис. 2. ниже) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса концентрично расположены ротор 4 и статор 5. На роторе 4 установлены насосные лопатки 6 для создания центробежных сил в обрабатываемом потоке и концентрические ряды кавитаторов 7.

На статоре 5 расположены концентрические ряды кавитаторов 8, размещающиеся с заданными зазорами коаксиально рядам кавитаторов 7 ротора.

4.Гидродинамическая мельница. Результаты помола угля.

В результате разной степени измельчения органической и минеральной компонент угля обеспечивается возможность решения сверхзадачи обогащения, состоящей в отделении неповрежденных зерен полезных компонентов от зерен пустой породы.

Стендовые испытания подтвердили, что в гидродинамической мельнице происходит селективное измельчение каменного угля. Испытания проводили на Кузнецком угле марки ТОК-1 с зольностью 19,57%.

Результаты проведенных исследований показали, что измельчение и последующая классификация позволяет выделить фракции угля, содержащие основной объем пустой породы.

Проведенные исследования по сжиганию ВУТ показали, что в циклонной топке промышленной мощности сжигание водоугольной суспензии может быть осуществлено автогенно без затрат дополнительного газообразного или жидкого топлива.

СТЕНД ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МЕЛЬНИЦЫ

 

5.Области применения гидродинамической мельницы:

·  Получение водоугольного толлива

·  Переработка отвалов горных пород

·  Переработка хвостов обогатительных фабрик

·  Тонкая дезинтеграция и диспергирование глинистого минерального сырья

·  Обогащение глинистых руд цветных и редких металлов

·  Оттирка формовочных и стекольных песков

·  Обогащение упорных руд и отвалов при добыче драгоценных металлов