Содержание
| Вид материала | Доклад |
Содержание3. Бурый уголь 4.Система нетрадиционного сжигания топлива |
- Содержание дисциплины наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий, 200.99kb.
- Содержание рабочей программы Содержание обучения по профессиональному модулю (ПМ) Наименование, 139.63kb.
- Заключительный отчет июль 2010 содержание содержание 1 список аббревиатур 3 введение, 6029.85kb.
- 5. Содержание родительского правоотношения Содержание правоотношения, 110.97kb.
- Содержание введение, 1420.36kb.
- Сборник статей Содержание, 1251.1kb.
- Сборник статей Содержание, 1248.25kb.
- Анонсы ведущих периодических изданий содержание выпуска, 806.18kb.
- Вопросы к экзамену по дисциплине «Коммерческая деятельность», 28.08kb.
- Конспект лекций содержание содержание 3 налог на прибыль организаций 5 Плательщики, 795.2kb.
В настоящее время с экономической точки зрения наиболее удобно использовать торф, добыча которого осуществляется дешевым открытым способом. Торф, безусловно, относится к возобновляемым природным ресурсам, хотя скорость возобновления невелика. Обычно скорость накопления торфа находится в пределах 0,5-1,0 мм/год, хотя на отдельных заболоченных территориях достигает уровня 5-7 мм/год. В масштабе Украины валовой ежегодный прирост торфа на болотах достигает внушительной величины - 60 млн. т (в 50 раз выше уровня годовой добычи).
Торф - это своеобразное, относительно молодое геологическое образование, которое относится к горючим полезным ископаемым и создается в результате естественного отмирания и неполного распада болотной растительности в условиях избыточной влажности и недостаточном доступе воздуха. Торфяные месторождения встречаются почти по всей территории Украины, за исключением приморских и южных- областей (Крымская, Луганская, Одесская, Черновицкая). Наиболее распространенные торфяные месторождения в следующих областях: Ровенской, Волынской, Черниговской, Житомирской, Киевской, Львовской. Заторфованность Ровенской и Волынской областей достигает 6,5%, тогда как в Тернопольской, Хмельницкой, Винницкой, Черкасской, Полтавской, Сумской и Харьковской она не превышает 1,9% всей территории. Еще реже встречаются месторождения торфа в Николаевской, Запорожской, Днепропетровской, Закарпатской, Ивано-Франковской областях, где степень заторфованности не превышает 0,1%.
Неравномерность территориального распределения торфяных ресурсов в Украине обусловлена неоднородностью климатических, геологических и других факторов, которые определяют процессы торфообразования и торфонагромождения. За основу геолого- экономической оценки ресурсов торфа в Украине положен Государственный учет запасов торфа, геологическая изученность месторождений торфа и потребность в торфе народного хозяйства.
По данным Госкомгеологии на территории Украины выявлен и разведан 3118 торфяных месторождений с геологическими запасами около 2,2 млрд. т. Общая площадь месторождений составляет около 3 млн.га, в промышленных границах -около 600 тыс.га, балансовые запасы торфа составляют около 735 млн. т. Запасы торфа на отведенных под промышленную разработку месторождениях составляют 22,6 млн. т., а подготовленные промышленные мощности по его добыче - 2100 тыс. т (по производству торфобрикетов — 700 тыс. т).
Ресурсы торфа - это значительный энергетический и агрохимический потенциал нашей страны; торф на данное время успешно используется как коммунально-бытовое местное топливо и является источником сырья для других отраслей народного хозяйства. Комплексное использование торфа, то есть использование торфа одного месторождения одновременно для потребностей сельского хозяйства и промышленности, обуславливается наличием большого разнообразия его видов даже в границах одного месторождения. Общий энергетический потенциал промышленных запасов торфа в Украине, который представляет собой энергетический потенциал всех его геологических запасов, в перерасчете на условное топливо составляет 836,5 млн. т у.т.; целесообразно-экономический потенциал или энергетический потенциал балансовых месторождений - около 362 млн. т у.т.
Таблица 4
Сопоставимые показатели потребления энергетического торфа
в ведущих торфодобывающих странах мира (1997 год)
|
В ближайшие годы резко увеличить добычу торфа в Украине (до 5 млн. т/год) можно за счет эксплуатации уже разрабатываемых месторождений, расположенных в 10 регионах.
При соответствующем уровне потребления можно заместить примерно 7 % объема потребляемого в настоящее время угля.
Разумеется, наиболее перспективной является переработки торфа в высокоэнергетические виды котельного и моторного топлива.
Созданная группой ученых и инженеров ОО ИАУ плазмохимическая технология переработки различных видов углеводородного сырья в синтетическое жидкое топливо позволяет эффективно перерабатывать торф в котельное топливо, бензин и дизельное топливо.
Внедрение плазмохимической технологии переработки торфа значительно расширит собственную сырьевую базу энергоносителей в Украине.
^ 3. Бурый уголь
Украина принадлежит к странам частично обеспеченным традиционными видами первичной энергии. Собственная сырьевая база Украины по нефти и газу является ограниченной, что ставит страну в зависимость от поставок этого органического топлива из внешних источников и в первую очередь, из Российской Федерации.
Вторая особенность нашей экономики – большой удельный вес в структуре валового внутреннего продукта энергоемких отраслей: металлургии, химии, производства цемента и других, что делает экономику Украины еще более энергоуязвимой.
В тоже время Украина располагает собственной мощной ресурсной базой энергетического сырья, пригодного для производства синтетического жидкого топлива, в том числе, бензина и дизельного топлива. Этим, альтернативным нефти, органическим сырьем является бурый уголь.
Максимальное увеличение объемов использования бурого угля в энергетике Украины является ключевым фактором обеспечения ее энергетической независимости.
Рассмотрим ряд новых технологий производства синтетического жидкого топлива из бурого угля.
3.1. Новая технология получения эмульсионного топлива из бурого угля
Дефицит топливно-энергетических ресурсов в Украине настоятельно требует как наиболее рационального использования имеющихся ресурсов, так и разработки способов получения новых нетрадиционных их видов, удовлетворяющих энергетическим и экологическим требованиям.
Ограниченность запасов углеводородов не позволяет Украине глобально решить проблему увеличения собственной добычи энергетического сырья нефтяного происхождения.
В тоже время Украина располагает собственной мощной ресурсной базой энергетического сырья, пригодного для производства альтернативного жидкого топлива – эмульсионного топлива для энергетических установок и дезельного топлива.
Ниболее интенсивные работы в области разработки способов получения и применения альтернативных видов топлив на основе коллоидных систем ведутся в ряде экономически развитых стран мира (США, Япония, Великобритания, Германия и др.) и уже в настоящее время можно привести примеры их успешного промышленного использования.
С целью создания современной технологии получения альтернативного жидкого топлива из неэнергетического бурого угля группа украинских ученых осуществила цикл фундаментальных научных исследований состава и структуры бурого угля и закономерностей их изменения в зависимости от возраста, исследовала золь-гель процесс в двойных и тройных системах минеральных и органиченских веществ, что позволило установить условия получения устойчивых эмульсионных топлив, в состав которых входят жидкие углеводороды, модифицирующие добавки, вода и поверхностно-активные вещества.
В процесе проведения исследований было обнаружено новое явление – при определенных условиях взаимодействия бурого угля с модифицирующими добавками бурый уголь из твердого агрегатного состояния переходит в жидкое агрегатное состояние при комнатной температуре и атмосферном давлении, и установлены граничные условия фазовых переходов.
Это открытие позволило на его основе создать современную технологию получения эмульсионного топлива для энергетических установок.
Технология получения эмульсионного топлива включает следующие основные стадии: ожиженние бурого угля, стабилизацию эмульсионной системы и очистку эмульсионной системы от механических примесей и взвешенных частиц.
На первой стадии осуществляется процесс ожижения бурого угля. В размольно-смесительный аппарат, представляющий собой двухчервячный смеситель непрерывного действия, загружается бурый уголь и модифицирующие добавки, вода и ПАВ. В процесе размола и гомогенизации компонентов смеси осуществляется модификация бурого угля: изменяется высокомолекулярная структура, состав фрагментов, разрушаются электронно-донорно-акцепторные связи, что приводит к деполимеризации бурого угля и превращению его в эмульсию, представляющую собой жидкие углеводородные капли, распределенные в водной среде.
На второй стадии осуществляется стабилизация эмульсионной системы в кавитационном реакторе.
На третьей стадии осуществляется очистка эмульсионной системы от механических примесей и взвешенных частиц. Очистка осуществляется оригинальным, не имеющим аналогов, способом – гравитационной очисткой.
Установка гравитационной очистки эмульсионной системы не имеет вращающихся, изнашиваемых частей и фильтров, отличается низкими энергетическими затратами и эксплуатационными расходами.
Полученная эмульсия обладает всеми необходимыми регламентированными физико-химическими свойствами. К таким свойствам относятся стабильность топливной системы в течении длительного времени, технологически приемлемые значения реологических параметров – низкая вязкость, низкие значения пределов текучести, отсутствие выраженных тиксотропных свойств, предельная однородность каогуляционных структур.
Эмульсия отвечает основному требованию, которое предъявляется к эмульсионным топливам, в эмульсии содержится высокая концентрация горючей основы, достаточной для обеспечения высокой калорийности топлива.
Применение эмульсионного топлива повышает экономичность энергоустановок, как за счет снижения недожега, так и вследствие уменьшения загрязнения рабочих поверхностей нагрева в котлах. Снижение недожега обусловлено тем, что вода в зоне горения в виде перегретого пара способствует более тонкому распылению углеводородной основы. Это приводит к практически полному (99,7%) ее выгоранию и, как следствие, к существенному снижению в отходящих газах сажи, бензопирена и вторичных углеводородов.
Эмульсионное топливо является экологически чистым видом альтернативного жидкого топлива также и потому, что помимо уменьшения в отходящих газах перечисленных выше вредных выбросов, при его горении существенно снижается концентрация оксидов азота и серы.
Это связано с протеканием химических реакций в процеесе горения, в которых принимает участие вода, являющаяся одним из компонентов топлива. Это – реакционные процессы взаимодействия перегретого водяного пара с углеводородами топлива и термической диссоциации воды.
Образующийся в результате протекающих реакционных процессов кислород стабилизирует процесс горения, а водород и монооксид углерода выступают мощными восстановителями в реакционной газовой смеси и способствуют резкому уменьшению в отходящих газах оксидов азота и серы.
Кроме этого, при сжиганиии эмульсионного топлива существенно снижается количество нагара внутри топочных камер, на поверхности форсунок, а также отложений в котлоагрегатах. Изменение механизма горения топливых эмульсий приводит не только к увеличению их экологичности. Установленным фактом является повышение общего КПД котла на 3-5 %, а также существенная экономия имеющихся энергоресурсов.
Основные технологические процесы новой технологии исследованы и испытаны на пилотных установках.
Создание производства эмульсионного топлива на основе неэнергетического бурого угля является важной общегосударственой задачей, решение которой откроет Украине путь к энергетической независимости.
3.2. Плазмохимическая технология производства синтетического жидкого топлива из бурого угля
Экономический потенциал каждой страны во многом зависит от наличия залежей полезных ископаемых и месторождений углеводородов на ее территории. Украина не обладает собственными значительными запасами нефти: ежегодная добыча нефти в Украине составляет около 3 млн. тонн, а газового конденсата 1,5 млн. тонн.
Для обеспечения минимальных потребностей хозяйства Украины в нефтепродуктах только за счет собственного их производства необходимо перерабатывать на НПЗ 20-22 млн.тонн нефти.
Потребность Украины в нефти составляет около 35-40 млн. тонн в год.
За счет собственных ресурсов нефти покрывается только 20% потребности в энергетическом сырье.
Остальные потребности в энергетическом сырье покрываются за счет импорта нефти из России и Казахстана.
Ежегодный объем поставок нефти на украинские НПЗ составляет в среднем около 26 млн. тонн.
Значительные масштабы импорта энергетического сырья в Украину существенно влияют на экономическую политику страны, а иногда просто ставят под угрозу ее энергетическую безопасность.
Ограниченность запасов углеводородов не позволяет Украине глобально решить проблему увеличения собственной добычи энергетического сырья нефтяного происхождения.
В тоже время Украина располагает собственной мощной ресурсной базой энергетического сырья, пригодного для производства синтетического жидкого топлива, в том числе, бензина и дизельного топлива. Этим, альтернативным нефти, органическим сырьем является бурый уголь.
Основные запасы бурого угля в Украине сосредоточены на месторождениях Днепровского буроугольного бессейна (2,2 млрд.т). В настоящее время добыча бурого угля в Украине осуществляется в 4-х буроугольных районах Днепробасса: Александрийском, Ватутинском, Новомиргородском и Коростышевском. Мощность пластов 10 – 100 м.
Украина располагает значительными запасами бурого угля, пригодного для топливно-энергетического и химико-технологического использования. Наиболее перспективными для освоения являются Верхнеднепровское и Ново-Дмитриевское месторождения бурого угля.
Не исчерпаны сырьевые ресурсы Александрийского региона, в котором в настоящее время ведется добыча бурого угля. ГКХ «Александрияуголь» располагает достаточной сырьевой базой для строительства модульных установок производительностью 300– 500 тыс.т/год рядового бурого угля.
Прогнозные ресурсы бурого угля в Украине составляют 7,4 млрд.тонн в пределах Житомирской, Черкасской, Кировоградской, Днепропетровской, Запорожской и, частично, Винницкой и Киевской областях, из них балансовые запасы — 2,2 млрд. тонн.
В эксплуатации находятся 5 шахт и 6 угольных разрезов на 8 месторождениях, расположенных в Житомирской, Черкасской и Кировоградской областях.
Решение проблемы обеспечения двигателей внутреннего сгорания эффективными видами альтернативных топлив, изготовленных из ненефтяного сырья, имеет большую актуальность для Украины.
С целью создания современной технологии получения синтетических жидких топлив из бурого угля группа украинский ученых осуществила цикл фундаментальных научных исследований состава и структуры бурого угля и закономерностей их изменения в зависимости от возраста. В результате проведенных исследований были установлены физико-химические условия создания и распада разнообразных связей, которыми соединены между собой ароматические, гидроароматические, гетероциклические и алифатические фрагменты, входящие в состав высокомолекулярных природных полимеров угля. Было установлено, что для более молодых бурых углей характерно более высокое содержание гетероатомов, а макромолекулы в структуре этих углей соединяются между собой, преимущественно, с помощью электронно-донорно-акцепторных механизмов.
В процессе проведения исследований было обнаружено новое явление – при определенных условиях взаимодействия бурого угля с реакционной средой бурый уголь из твердого агрегатного состояния переходит в жидкое агрегатное состояние при комнатной температуре и атмосферном давлении, и установлены граничные условия фазовых переходов.
Это открытие позволило на его основе создать современную технологию получения синтетических жидких топлив из бурого угля.
Эта технология включает следующие основные стадии: ожижение, очистку и плазмохимический каталитический крекинг.
На первой стадии осуществляется процесс ожиженния бурого угля. В размольно-смесительный аппарат, представляющий собой двухчервячный смеситель непрерывного действия, загружается бурый уголь и модифицирующие добавки. В процессе размола и гомогенизации компонентов смеси осуществляется модификация бурого угля: изменяется высокомолекулярная структура, состав фрагментов, разрушаются электронно-донорно-акцепторные связи, что приводит к деполимеризации бурого угля и превращению его в жидкую углеводородную смесь.
По физико-химическим свойствам полученная жидкая углеводородная смесь является близкой к нефти.
Дальнейшая переработка жидкого бурого угля осуществляется в условиях, аналогичных процессам переработки нефти.
Содержание минеральных веществ в буром угле превышает их содержание в нефтяном сырье. При переработке бурого угля в синтетическое жидкое топливо необходимо применение совершенных процессов фракционирования и разделения углеводородной и минеральной составляющих.
На второй стадии осуществляется очистка жидкого бурого угля от механических примесей, взвешенных частиц, солей, серы и других компонентов, подлежащих удалению. Очистка осуществляется оригинальным, не имеющим аналогов, способом – термо-гравитационной очисткой.
Установка термо-гравитационной очистки жидкого бурого угля не имеет вращающихся, изнашиваемых частей и фильтров, отличается низкими энергетическими затратами и эксплуатационными расходами.
На третьей стадии осуществляется углубленная переработка жидкого бурого угля в синтетическое жидкое топливо.
Группа ученых, работающих в области физики разрядных явлений, создала принципиально новую плазмохимическую технологию переработки жидкого бурого угля. В основу новой технологии заложены результаты фундаментальных научных исследований свойств плотной плазмы, позволившие обеспечить максимальную концентрацию электрофизического воздействия на объект обработки.
По новой технологии углеводородное сырье, в отличие от традиционного многоступенчатого процесса, перерабатывается в одну стадию. На выходе получают низкооктановый бензин, высокооктановый бензин, дизельное топливо и жидкое топливо для энергетических установок.
Переработка углеводородного сырья осуществляется в плазмохимическом реакторе, который представляет собой стальной вертикальный аппарат колонного типа. В корпусе реактора размещен стационарный слой катализатора необходимой высоты. Очищенное и подготовленное углеводородное сырье при комнатной температуре равномерно подается в колонну снизу. В колонну сверху подается мощный поток микроволнового излучения. В объеме катализатора генерируется микроволновая плотная плазма, катализатор и реагент разогреваются до рабочей температуры, в слое катализатора осуществляется каталитический крекинг углеводородного сырья и другие реакционные превращения. В верхнюю зону колонны поступает катализат в газообразном виде, который выводится из колонны и подается на последующую стадию приготовления топлива.
Для плазмохимической технологии переработки углеводородного сырья создан специальный полифункциональный катализатор, позволяющий в одну стадию при одном проходе углеводородного сырья проводить до 4-х реакций одновременно. При проведении процесса не требуется применение водорода.
Содержание общей серы в углеводородном сырье не лимитируется, при этом ее содержание в готовых продуктах составляет не более 0,01 %.
Определены оптимальные параметры электрофизической активации системы катализатор-реагент, обеспечивающие значительное повышение эффективности каталитической конверсии углеводородного сырья.
Температура каталитических преобразований снижена в среднем в 2 раза. Каталитические процессы крекинга углеводородного сырья осуществляются в диапазоне температур от комнатной до 300С и атмосферном давлении. При этом скорость реакционных процессов возрастает в среднем в 200 раз.
Важным преимуществом плазмохимической технологии переработки углеводородного сырья является значительное упрощение и удешевление традиционных процессов его переработки с одновременным увеличением выхода бензина, дизельного топлива и других целевых продуктов и повышением их качества.
Новая технология исключает затраты на проведение целого ряда сложных процессов. За счет этого капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с традиционной технологией снижаются в среднем в 10 раз.
Плазмохимическая технология переработки углеводородного сырья снижает энергоемкость производственных процессов.
Себестоимость синтетического жидкого топлива, получаемого из бурого угля, ниже, чем себестоимость жидкого топлива, получаемого из нефтяного сырья.
Главным преимуществом плазмохимической технологии переработки углеводородного сырья, безусловно, является предоставляемая ею возможность получения моторных топлив из альтернативного нефти твердого органического сырья - бурого угля, в экономически рентабельных условиях.
Моторные топлива (бензин, дизельное топливо), полученные из бурого угля, по физико-химическим свойствам аналогичны моторным топливам, полученным из нефтяного сырья. Сжигание этих топлив в двигателях внутреннего сгорания не требует модификации двигателей.
Плазмохимическая технология переработки углеводородного сырья по совокупности параметров мировых аналогов не имеет.
Основные технологические процессы новой технологии исследованы и испытаны на пилотных установках.
Запасы бурого угля в Украине, мощность угледобывающих щахт, разрезов и предприятий по первичной переработке бурого угля позволяют на этой сырьевой и производственной базе организовать изготовление синтетического жидкого топлива в объеме 5,0 млн. тонн в год.
Наличие в топливно-энергетическом балансе страны столь значительного количества топлива, изготовленного из собственного энергетического сырья, приведет к снижению импорта нефти и стабилизирует энергетическую отрасль Украины.
Мощная ресурсная база позволяет поэтапно наращивать добычу бурого угля и производство синтетического жидкого топлива.
Для обеспечения потребностей Украины в энергоносителях с учетом перспективы их непрерывного роста, Украина должна будет ежегодно производить 50 млн.тонн синтетического жидкого топлива.
Достижение такого уровня производства синтетического жидкого топлива за счет собственных источников энергетического сырья на основе применения плазмохимической технологии производства синтетического жидкого топлива из бурого угля является реальной задачей.
Даже в этом случае запасы бурого угля в Украине не будут исчерпаны за 150 лет.
Производство синтетического жидкого топлива из бурого угля – это путь к энергетической независимости Украины.
^ 4.Система нетрадиционного сжигания топлива
Обеспечение энергетической безопасности Украины требует отказа от импортируемых видов энергетических ресурсов: нефти, нефтепродуктов, газа и увеличения потребления собственных энергоресурсов: каменного и бурого угля и других видов низкосортных и некондиционных топлив. Увеличение содержания в топливно-энергетическом балансе страны угля и других видов низкосортных и некондиционных топлив неизбежно приведет к увеличению техногенной нагрузки энергетики на окружающую среду. Тепловая энергетика традиционно имеет наибольшую долю экологически вредных углеродных выбросов, а украинские ТЭС, учитывая их техническое состояние усилят генерирование экологических рисков.
Решить одновременно две кардинальные проблемы: увеличить потребление низкосортных и некондиционных топлив и уменьшить техногенную нагрузку энергетики на окружающую среду невозможно с помощью традиционных технологий сжигания топлива.
Эту сложную, но чрезвычайно важную для энергетики Украины задачу можно решить только на основе создания современной технологии сжигания низкосортных и некондиционных топлив.
Именно такую систему нетрадиционного сжигания топлива предложила группа ученых и изобретателей.
Группа ученых осуществила цикл фундаментальных научных исследований в области аэрогазодинамики, теплофизики и химической кинетики рабочих процесов горения топливных смесей. Результатом проведенных научных исследований стало создание системы нетрадиционного сжигания твердых, жидких и газообразных видов топлива.
Принципиальная новизна решения заключается в переходе от традиционного диффузионного горения в области умеренных дозвуковых скоростей пламен (порядка десятков метров в секунду) к кинетическому горению, путем перевода процесса сжигания в область трансзвуковых течений (со скоростями порядка тысяча м/с). Визуально этот процесс напоминает догорание в атмосферном воздухе реактивной струи, истекающей из сопла ракетного двигателя. Такое решение позволило на порядки повысить уровень экологической безопасности процесса сжигания топлива и кардинальным образом изменить технический облик энергетических установок и условий их эксплуатации.
Созданы промышленные установки высокоскоростного высокотемпературного сжигания топлива.
Главным отличительным признаком системы нетрадиционного сжигания топлива является организация процесса многостадийного горения в области трансзвуковых течений. С этой целью специально создается трансзвуковой высокотемпературный окислительный газогенератор. В нем генерируется окислительный рабочий газ, в котором сжигается топливо в условиях, существенно отличающихся от горения в диффузионных пламенах. Для получения генераторного газа используется в небольших количествах обычное углеводородное топливо. Его сжигание в реакционной камере осуществляется в атмосферном воздухе, обогащенном кислородом, количественно составляющим до 50% общего кислородного потенциала при сжигании топлива. Массовый расход генераторного газа, его состав (стехиометрический коэффициент избытка окислителя, α) и параметры состояния (температура и давление, Т и р) всецело зависит от свойств сжигаемого топлива. Температура рабочего газа подбирается из условия, чтобы в дальнейшей стадии термохимического разложения сжигаемого топлива процесс горения носил кинетический характер. Обычно для этого необходимо превышение температуры на ∆Т = 100 – 2000 по сравнению со средней температурой диффузионного пламени. Коэффициент избытка окислителя в рабочем газе формируется из условия обеспечения устойчивости горения в газогенераторе и может составлять значение α ≤ 4. Газодинамические параметры истекающего газогенераторного газа должны обеспечить волновой характер течения при дальнейшем смешении со сжигаемым топливом. Далее в трансзвуковой высокотемпературный окислительный поток генераторного газа вводится сжигаемое топливо. С помощью геометрических, расходных и режимных факторов в рабочем канале реакционной камеры искусственно формируется система мостообразных скачков уплотнения. Попадая в спутный поток со скоростью порядка 1000 м/с, а затем тормозясь в волне уплотнения до скоростей порядка 100 м/с, практически любое вещество (независимо от его физикохимических свойств) дробится и смешивается с генераторным газом вплоть до молекулярного состояния с образованием гомогенной топливной смеси. При повышенном уровне температур термохимический процесс горения в образовавшейся смеси носит кинетический характер и происходит практически на длине свободного пробега молекул. Такие условия являются фактически идеальными для качественного сжигания топлива.
Процесс горения в области трансзвуковых течений приобретает новый характер устойчивости, так как оказывается, практически, изолированным от внешнего воздействия. Высокие скорости и динамизм изменения параметров, в частности, реально достижимый темп охлаждения рабочего газа (порядка миллион градусов в секунду) на заключительной стадии процесса позволяет, практически, полностью избежать образования вторичных диоксинов.
Самым важным результатом такого сжигания топлива является достижение рекордно высокого для промышленных условий уровня экологической безопасности – коэффициента эффективности разложения и удаления (ЭРУ) не ниже 99,9999%, который удовлетворяет наиболее строгим национальным и международным нормам.
Принципиально важной особенностью в системе нетрадиционного сжигания топлива является предоставляющаяся возможность одновременной обработки различных композиций сжигаемых топлив. Эти топлива без предварительной подготовки обособленно вводятся в поток генераторного газа и после смешения с ним гарантированно образуют равномерно перемешанную топливную смесь. Такое свойство универсальности позволяет более экономно осуществлять одновременный процесс утилизации низкосортных и некондиционных топлив с токсичными веществами и отходами.
Конструктивное воплощение технических решений является предельно простым и представляет собой канал переменного сечения, в который осуществляется ввод различных компонентов, не требующий специальных сложных форсунок, обеспечивающих дисперсность и равномерность топливной смеси. Общее конструктивное воплощение выполненной разработки кардинальным образом отличается от традиционных технических решений. В связи с высокими скоростями проведения рабочего процесса общие габариты установки на порядки снижаются.
Принципиально новые возможности открывает оснащение энергетических газотурбинных установок системами нетрадиционного сжигания топлива. Энергетические газотурбинные установки, предназначенные для применения в качестве автономных источников электро- и теплоснабжения, будут работать в этом случае на специально подготовленном жидком топливе, изготовленном из каменого или бурого угля.
Анализ и расчеты показывают, что в условиях Украины, как и во всем мире, в период до 2030 года должны произойти радикальные изменения в структуре источников энергоснабжения. Основным фактором, который обуславливает эти изменения, станет резкое повышение мировых цен на природный газ, нефть и нефтепродукты.
С учетом прогнозируемого роста мировых цен на природный газ и нефть преимущество в структуре топлива для производства энергии в Украине будет отдаваться собственным источникам энергетического сырья – каменному и бурому углю.
Энергетическая стратегия Украины предусматривает до 2030 года сократить в структуре топлива для производства энергии объем потребления природного газа в 1,5 раза и увеличить объем потребления угля в 2,2 раза.
В тоже время, тепловые электростанции Украины находятся в крайне неудовлетворительном техническом состоянии.
К данному времени 92,1% энергоблоков ТЭС отработали свой расчетный ресурс, а 63,8% энергоблоков перешли признанную в мировой энергетической практике черту предельного ресурса и границу физического износа.
Тепловая энергетика Украины в связи с неудовлетворительным техническим состоянием энергетического оборудования традиционно имеет наибольшую долю экологически вредных выбросов.
Рост потребления угля отечественными теплоэлектростанциями приведет к увеличению техногенного влияния энергетики на окружающую природную среду и население страны, к повышенной генерации экологических рисков.
Сокращение потребления природного газа приведет к еще более значительным негативным экологическим последствиям в коммунальной тепловой энергетике.
Основным топливом для отопительных котелен является природный газ, потребление которого составляет 52-58% от общего количества топлива.
Состояние оборудования большинства котелен неудовлетворительное, требует реконструкции и замены.
Отопительные котельные расположены, как правило, в пределах жилой застройки населенных пунктов, увеличение ими выбросов загрязняющих веществ приводит к резкому ухудшению условий жизнедеятельности населения, проживающего на их территории.
Решить сложные экологические проблемы энергетики можно только путем экологизации предприятий топливно-энергетического комплекса на основе применения новейших энергетических технологий и оборудования.
Система нетрадиционного сжигания топлива – это принципиально новый наукоемкий технологический процесс, реализация которого позволит резко повысить энергоэффективность и экологичность всего топливно-энергетического комплекса Украины.
Система нетрадиционного сжигания топлива имеет все основания стать одним из главных технических факторов энергосбережения и экологизации энергетики Украины.
Новая энергетическая технология обладает рядом преимуществ, которые убедительно доказывают ее энергоэффективность и экологичность:
-позволяет в 1,5-2 раза увеличить эффективность использования топлива на производство 1 кВтч электрической энергии;
-позволяет расширить спектр применяемых низкосортных и некондиционных топлив и осуществлять утилизацию образующихся и накопленных отходов;
-позволяет снизить на 50% потребление природного газа в энергетических установках;
-позволяет использовать в качестве топлива суспензии и эмульсии на основе бурого угля и отходов химии, нефтепереработки, нефтехимии и углехимии с содержанием воды до 50%;
-позволяет использовать в качестве топлива жидкое суспензионное топливо из растительной биомассы;
-позволяет сжигать в энергетических установках каменный и бурый уголь в традиционном пылевидном состоянии.
-позволяет осуществить захват и секвестр углерода;
-позволяет выйти на качественно новый уровень полноты сгорания сжигаемых веществ (99,9999%).
Основные показатели по выбросам углеводородов и диоксинов на порядки ниже установленных нормативов. Эмиссия традиционных токсичных соединений: оксида углерода, оксида серы, оксидов азота и др. удовлетворяет наиболее строгие национальные и международные нормы.
Система нетрадиционного сжигания топлива прошла многолетние испытания на промышленных установках и получила высокую международную оценку и признание.