Научное наследие академика Николая Семеновича курнакова Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Нефтегазовое дело 01! апЬ дав

УДК 62-626.3

НАУЧНОЕ НАСЛЕДИЕ АКАДЕМИКА НИКОЛАЯ СЕМЕНОВИЧА

КУРНАКОВА

О.А.ДУБОВИКОВ, д-р техн. наук, профессор, dubovikov_oa@mail ги Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Россия

Однажды профессор математики Ленинградского горного института Н.В.Липин сказал Н.С.Курнакову, что М.В.Ломоносов очень сетовал на свое недостаточное знакомство с математикой. На это выдающийся ученый ответил: «Ведь я же указывал Вам на это -мы все нуждаемся в математике, и чем больше развивается химия, тем больше она нуждается в математических обоснованиях».

По одному из сценариев международной неправительственной организации - Римского клуба, к середине XXI в. мировые запасы сырьевых ресурсов сократятся в 3 раза, а объем промышленного производства снизится многократно. По другому сценарию ресурсы уменьшатся только на треть, а объем промышленного производства сохранится на уровне начала века. Не только первый сценарий, но и второй предусматривает промышленную стагнацию. Для динамичного и устойчивого развития техногенной цивилизации это неприемлемо, и интенсивно набирающие темп экономики Китая, Индии, Бразилии и России опровергают прогноз Римского клуба, так как не были учтены возможности научно-технического прогресса по сокращению потребления энергии и использованию ее альтернативных источников, а также и возросший технологический потенциал человечества.

В связи с истощением запасов основных источников энергии (нефти и газа) многие специалисты связывают будущее мировой энергетики с возможностями переработки твердых энергоносителей. С экологической точки зрения наиболее предпочтительной является технология газификации твердого топлива. Поскольку теплотворная способность получаемого в результате газификации генераторного газа относительно мала по сравнению с природным газом, были проведены исследования возможности использования генераторного газа на промышленных предприятиях России в качестве альтернативы природному газу, доступ к которому имеется не во всех регионах.

Ключевые слова: академик Н.С.Курнаков, графоаналитический метод расчета, генераторный газ, калориметрическая температура горения, степень диссоциации диоксида углерода, степень диссоциации паров воды, теоретическая температура горения.

Потребление энергии во всем мире по ряду причин - рост численности населения, индустриализация и быстрый экономический рост развивающихся стран - постоянно увеличивается. Вместе с тем запасов основных источников энергии, по крайней мере, разведанных и легко добываемых с использованием существующих технологий, на сегодняшний день, по разным оценкам, осталось на 40-70 лет. Запасов же твердого ископаемого сырья: угли, сланцы, торф, сапропелиты - человечеству должно хватить не менее чем на тысячу лет. Объемы сырья, относящегося к возобновляемым источникам энергии, вообще считаются неограниченными [3]. В связи с этим изучение возможности перера-

ботки твердого топлива представляется весьма актуальным вопросом, требующим тщательного рассмотрения. Особое внимание уделяется технологии газификации угля как одной из наиболее перспективных технологий переработки твердых энергоносителей.

Главным преимуществом технологии газификации твердого топлива является низкий уровень негативного воздействия на окружающую среду. Это, в первую очередь, обусловлено достаточно продолжительным (более 3 с) нахождением газообразных продуктов газификации сначала в зоне окисления при температурах 1000-1200 °С, а затем в восстановительной зоне формирования генераторного газа. При таких условиях происходит термическое разложение и восстановительное дехлорирование наиболее опасных веществ - диоксинов, фуранов, полихлорбифенилов, бензапиренов и других полициклических ароматических углеводородов.

Еще одним преимуществом газификации в сравнении с прямым сжиганием твердого топлива является образование гораздо меньших объемов газов, подлежащих очистке. В результате более полного сгорания газообразного топлива образуется в разы, а по некоторым позициям и на порядки меньшее количество вредных для окружающей среды химических соединений, как в дымовых газах, так и в зольном остатке. Все это позволяет существенно экономить на дорогостоящем оборудовании очистки дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, и оборудовании обеззараживания твердых вторичных отходов.

В силу относительно невысокой теплотворной способности получаемого в результате газификации генераторного газа по сравнению с природным газом необходимо было детально изучить процесс горения генераторного газа.

Для изучения был выбран генераторный газ следующего состава, % по объему: СО2 5,0; H2S 0,3; СтНп 0,3; СО 26,5; Н 13,5; СН4 2,3; N2 51,9; О2 0,2, влажность Ж = 5,7 г/м3.

Основные показатели процесса горения генераторного газа при принятом коэффициенте избытка воздуха а = 1,10 следующие:

Показатель Значение

Теплотворная способность , кДж/м3 (ккал/м3)..........................................5866 (1400)

Теоретическое количество воздуха ¿теор., м 3/м3....................... 1,22

Практическое количество воздуха Lпр, м 3/м3..................................................1,35

Количество образующихся газообразных продуктов горения ¥Т, м 3/м3 . . . 2,15 Состав продуктов горения, % по объему:

СО2 ................................................................................................................15,92

Н2О ................................................................................................................9,23

N2....................................................................................................................73,52

О2....................................................................................................................1,19

БО2 ................................................................................................................0,14

Плотность продуктов сгорания р, кг/м3 ..........................................................1,33

Теплосодержание продуктов горения i0, кДж/м3 (ккал/м3) ..........................2728

Калориметрическая температура процесса горения °С............................1646

Поскольку калориметрическая температура горения практически недостижима из-за расхода тепловой энергии на частичную диссоциацию продуктов горения, необходимо рассчитать теоретическую температуру или температуру продуктов сгорания топлива при частичной диссоциации диоксида углерода и водяного пара [2, 4]. Процесс диссоциации продуктов горения описывается термохимическими уравнениями:

2CO2 ^ 2CO + O2- 3045 ккал/м3;

2H2O ^ 2H2 + O2 - 2580 ккал/м3.

Определить теоретическую температуру сложнее, чем калориметрическую. Быстро, но приблизительно, можно определить теоретическую температуру горения с использованием графика, представленного на рис.1, на котором нанесены степени диссоциации диоксида

66 -

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.215

углерода и паров воды в зависимости от Ь (СО2) температуры и парциального давления компонентов [2, 4, 6].

Для точного определения теоретической температуры необходимо, чтобы в продуктах сгорания одновременно присутствовали СО2 и Н2О и было установлено равновесие между пятью составными частями:

СО2 СО \ /

О2 / \

Н2О Н2

0,6

0,4

0,2

а (Н2О)

0,4

0,3

0,2

0,1

1600

2000

2400

2800

Графоаналитический метод, предложенный акад. Н.С.Курнаковым. Задачу можно решить в следующем порядке. По принятым различным значениям коэффициента диссоциации определяют соответствующую данному значению температуру продуктов сгорания. По полученным точкам строят в осях координат (коэффициент диссоциации - температура) кривую. Затем также по принятым различным значениям температур из уравнения равновесия определяют значения коэффициентов диссоциации. На той же сетке наносят новые данные. Пересечение двух кривых дает значения теоретической температуры и коэффициента диссоциации.

Используя данный метод, определим теоретическую температуру процесса горения генераторного газа:

Рис. 1. График для определения степени диссоциации

2СО2 ^ 2СО + О2;

(1)

2Н2О ^ 2Н2 + О2. (2)

Вычитая из реакции (2) реакцию (1), получаем

СО + Н2О ^ СО2 + Н2. (3)

Состав продуктов горения (м3) при диссоциации СО2 и Н2О выразится следующим образом:

СО2 .............0,1592(1 - х)

СО..............0,1592х

Н2О.............0,0923(1 - у)

Н2 ...............0,0923у

О2 ...............0,079х + 0,046у + 0,0119

N2 ...............0,7352

SO2..............0,0014

Итого 1 + 0,079х + 0,046у

Константы равновесия реакций (1) и (3):

- 67

Санкт-Петербург. 2015

_ (С02 )2 _ (1 - х)2 (1 + 0,079х + 0,046у); 1 _(С0)202 _ х2 (0,079х + 0,046у) '

Кз _ (СО )(Н20) _ х(1 - у) ^ у _.

(СО2ХН2) (1 - х)у Кз(1 - х)

х)+ х

Здесь х - коэффициент диссоциации С02; у - коэффициент диссоциации Н20. При температуре равновесия по формулам Саккура находим К1 и К2:

29250

1вК _^Т0-2,5^Т-1,24; ЪК2 _^-2,5^ Т + 2,68.

Константу равновесия для реакции (3) можно найти по уравнению

1§Кз _

1^2 - 1вК

2

5 есия 1 700 °

Принимаем х = 0,04, тогда

Температура равновесия 1 700 °С, 1g К1 = 5,347 и ^К3 = 7,63 8.

у ____ 0,0054,

7,638(1 - 0,04) + 0,04

следовательно,

_ 1 (1 - 0,04)2 (1 + 0,079 • 0,04 + 0,046 • 0,0054) _ 5 229 g 1 _g 0,042 (0,079 • 0,04 + 0,046 • 0,0054) _, .

Принимаем х = 0,03 ^ у = 0,004 ^ 1gKl = 5,61,

х _ 0,04 _(5.347 - 5,229)(0,04 - 0,03) _ ^ у _ 0,00499.

(5,61 - 5,229)

Состав (м3) и количество продуктов (% по объему) сгорания:

х

С02 0,1592(1-0,037) 0,1533 15,28

СО 0,1592 0,037 0,0059 0,59

Н20 0,0923(1-0,00499) 0,0918 9,15

Н2 0,0923 0,00499 0,0005 0,05

О2 0,079 ■ 0,037+0,046 0,00499+0,0119 0,0152 1,51

N2 0,7352 0,7352 73,28

S02 0,0014 0,0014 0,14

Итого 1+0,079 0,037+0,046 0,00499 1,0033 100

Тепло для нагрева продуктов сгорания:

Горение генераторного газа . . . ц / 1,0033 = 647,7/1,0033 = 645,57 ккал

Диссоциация СО2 ........................-3045 0,0059 = -17,97 ккал

Диссоциация Н2О........................-2580 0,0005 = -1,29 ккал

И 645,57 - (17,97 + 1,29) = 626,31 ккал

Теплосодержание /' продуктов сгорания при ( = 1600 °С равно 625,23 ккал/м3. Теплосодержание Г продуктов сгорания при ^-1700 °С равно 668,42 ккал/м3.

Тогда

Г = 1600 + 626-35 - 625-23100 = 1602 °С.

668,42 - 625,23

Температура равновесия 1 600 °С, lgК\ = 6,195 и = 6,69.

Принимаем х = 0,02 ^ у = 0,003, ^ № = 6,146.

Принимаем х = 0,01 ^ у = 0,0015 ^ № = 7,057, х = 0,0195 ^ у = 0,00296, х = 0,0195 ^ у = 0,00296.

Состав (м3) и количество продуктов (% по объему) сгорания:

СО2 0,1592(1-0,0195) 0,1561 15,56

СО 0,1592 0,0195 0,0031 0,31

Н2О 0,0923(1-0,00296) 0,0920 9,17

Н2 0,0923 0,00296 0,0003 0,03

О2 0,079 ■ 0,0195+0,046- 0,00296+0,0119 0,0137 1,36

N2 0,7352 0,7352 73,28

SO2 0,0014 0,0014 0,14

Итого 1+0,079 0,0195+0,046- 0,00296 1,0018 100

Тепло для нагрева продуктов сгорания:

Горение генераторного газа . . .

Диссоциация СО2...........

ДиссоциацияН2О............

Итого

г'о/1,0018 = 647,7/1,0018 = 646,50 ккал -3045 0,0031 = -9,44 ккал -2580 0,0003 = -0,774 ккал

646,5 - (9,44 + 0,774) = 636,29 ккал

Теплосодержание ? продуктов сгорания при Г = 1600 °С равно 625,36 ккал/м3. Теплосодержание Г продуктов сгорания при Г" =1700 °С равно 668,67 ккал/м3. Тогда

t = 1600 + 636-29 - 625-36.100 = 1625 «С.

668,67 - 625,36

Сопоставим полученные данные:

*

х у Г Г

0 0 1646

0,0195 0,00296 1625 1600 0,037 0,00499 1602 1700

Далее теоретическую температуру горения генераторного газа определяем по графикам (рис.2).

Такой графоаналитический метод предложен акад. Н.С.Курнаковым и рекомендуется проф. Б.В.Старком как единственно возможный для случая, когда в продуктах сгорания одновременно присутствуют СО2, Н2О, СО, Н2 и О2 [4].

Придерживаясь главного принципа школы Н.С.Курнакова: «Теоретические вопросы следует изучать на технически важных объектах» [5, 7], в Горном институте был разработан аналитический метод расчета, отличающийся от ранее предложенных методов большей точностью, так как не нужно строить графики, по которым сложно определить точное значение температуры.

а

1700

О

о

| 1660 £

л

£ 1620

1580

0,02

Коэффициент диссоциации СО2

1660

1660

5 1620

1580

0,04

0,002 0,004

Коэффициент диссоциации Н2О

1 0006

Рис.2. Определение теоретической температуры горения генераторного газа 1 - х = f(t'); 2 - г = f(х); 3 - у = f(t'); 4 - г = f (у)

Метод расчета теоретической температуры горения на примере генераторного газа.

Воспользуемся методом последовательных приближений для решения системы нелинейных уравнений [1]. Составим систему уравнений, обладающую признаком сходимости, и введем новую величину г для упрощения расчетов:

г _

_ К1х2 _ (1 + 0,079х + 0,046у) _ - г ± (1 - х)2 _ (0,079х + 0,046у) х _ (К1 - г)

л/К1г.

у _

К3 (1 - х)

х ) + х

Температура равновесия 1600°С, К1 = 1,568 10 и К3 = 6,69. Принимаем х = 0,02, тогда

у _-002-_ 0,003;

6,69(1 - 0,02) + 0,02

1,568 -106 • 0,022

г _ ■

_ 0,5831 • 103;

х _

(1 - 0,02)2

0,5831 • 103 ±д/1,568 -106 • 0,5831 •Ю3 _ 001892 (1,568•Ю6 -0,5831 • 103) _ , .

Принимаем х = 0,01892 ^ у = 0,0028713 ^ г = 0,6158 103.

Аналогичным образом считаем значения х, у и г до тех пор, пока полученные значения не совпадут с заданными. Результаты вычислений приведены в таблице, в которой также представлены изменения значений х и у по отношению к первоначальному значению. Состав (м3) и количество продуктов (объемные доли) сгорания:

С02 0,1592(1-0,01927) 0,1561 0,1558

С0 0,1592 0,01927 0,0031 0,0031

Н20 0,0923(1-0,002929) 0,0920 0,0918

Н2 0,0923 0,002929 0,0003 0,0003

02 0,079 ■ 0,01927+0,046 0,002929+0,0119 0,0141 0,0136

N2 0,7352 0,7352 0,7340

S02 0,0014 0,0014 0,0014

Итого 1+0,079 0,01927+0,046 0,002929 1,0017 1

0

0

х

Результаты вычислений с использованием метода последовательных вычислений

Шаг х ЛХ = Х„ - Х„+! у Лу = уп - у„+1 I

Температура 1600 °С

1 0,02000 - 0,0030000 - 0,5831-103

2 0,01892 +0,00108 0,0028713 +0,0001287 0,6158-103

3 0,01944 -0,00052 0,0029553 -0,0000840 0,5992-103

4 0,01918 +0,00026 0,0029148 +0,0000405 0,6074 103

5 0,01931 -0,00013 0,0029350 -0,0000202 0,6033 103

6 0,01924 +0,00007 0,0029240 +0,0000110 0,6054-103

7 0,01927 -0,00003 0,0029290 -0,0000050 0,6045-103

Температура 1633 °С

1 0,02000 - 0,0030000 - 0,5831 103

2 0,02619 -0,00619 0,0038305 -0,0008305 0,4464 103

3 0,02299 +0,00320 0,0033501 +0,0004804 0,5083-103

4 0,02450 -0,00221 0,0035758 -0,0002257 0,4772-103

5 0,02376 +0,00174 0,0034641 +0,0001117 0,4921-103

6 0,02411 -0,00035 0,0035186 -0,0000545 0,4847 103

7 0,02394 +0,00017 0,0034915 +0,0000271 0,4887 103

8 0,02403 -0,00009 0,0035065 -0,0000150 0,4864 103

9 0,02398 +0,00005 0,0034975 +0,0000090 0,4875 103

10 0,02400 -0,00002 0,0035020 -0,0000045 0,4870 103

Температура 1629 °С

1 0,02400 - 0,0035000 - 0,4871 -103

2 0,02308 +0,00082 0,003381 +0,000119 0,5062-103

3 0,02352 -0,00044 0,003449 -0,000068 0,4967 103

4 0,02331 +0,00021 0,003416 +0,000033 0,5014-103

5 0,02341 -0,00010 0,003432 -0,000016 0,4992 103

6 0,02336 +0,00005 0,003425 +0,000007 0,5001 -103

7 0,02338 -0,00002 0,003428 -0,000003 0,4996 103

8 0,02337 +0,00001 0,003426 +0,000002 0,4999-103

9 0,02338 -0,00001 0,003426 -0,000000 -

Теплосодержание продуктов горения:

Горение генераторного газа . . . 2728 : 1,0017 = 2723 кДж/м3

Диссоциация СО2 ........... - 3045-4,19 0,0031 = 39,6 кДж/м3

Диссоциация Н2О........... - 2580-4,19 0,0003 = 3,2 кДж/м3

Итого ц = 2723 - 36,9 - 3,2 = 2680 кДж/м3

Температура при данном теплосодержании

Г = ■ ^

где ц - теплосодержание продуктов горения, кДж/м3; уг, - объемная доля продукта горения; сг - средняя теплоемкость продукта горения, кДж/(м3К).

Подставляем значения теплоемкостей при заданной температуре до тех пор, пока не получится тождество:

2680

Г =

0,1558с™ + 0,7340^ + 0,0136^ + 0,0918с„ „ + 0,0031с^ + 0,0003с„ + 0,0014с

2

2

2

2

Принимаем

г _ 1600 °С шаг 1 >1634 °С шаг 2 >1632 °С шаг 3 >1633 °С.

Температура равновесия 1633 °С, К1 = 0,8054 106 и К3=7,0.

Принимаем х = 0,02 ^ у = 0,003 ^ г = 0,5831 103.

Состав (м3) и количество (объемные доли) продуктов сгорания:

С02 0,1592(1-0,02400) 0,1554 0,1558

С0 0,1592 0,02400 0,0038 0,0038

Н20 0,0923(1-0,003502) 0,0920 0,0918

Н2 0,0923 0,003502 0,0003 0,0003

02 0,079 ■ 0,02400+0,046 0,003502+0,0119 0,01400 0,0140

N2 0,7352 0,7352 0,7336

S02 0,0014 0,0014 0,0014

Итого 1+0,079 0,02400+0,046 0,003502 1,0021 1

Теплосодержание продуктов горения:

Горение генераторного газа..... 2728 : 1,0021 = 2722 кДж/м3

Диссоциация СО2 .............. - 3045 4,19 0,0038 = 48,5 кДж/м3

Диссоциация Н2О..............- 2580 4,19 0,0003 = 3,2 кДж/м3

Итого ц = 2722 - 48,5 - 3,2 = 2676 кДж/м3

Температура с учетом вычисленного теплосодержания

2676

г _

0,1558сСО2 + 0,73360^ + 0,014^ + 0,0918^ + 0,0038сС0 + 0,0003^ + 0,0014^ Принимаем

гг _ 1600 °С шаг 1 >1632 °С шаг 2 >1629 °С шаг 3 >1629 °С .

Температура равновесия 1629°С, К1=0,872■ 106 и К3=6,963. Принимаем

х = 0,024 ^ у = 0,0035 ^ г = 0,4871^ 103. Состав (м3) и количество (объемные доли) продуктов сгорания:

С02 0,1592(1-0,02338) 0,1554 0,1552

С0 0,1592 0,02338 0,0037 0,0037

Н20 0,0923(1-0,003426) 0,0919 0,0918

Н2 0,0923 0,003426 0,0003 0,0003

02 0,079 ■ 0,02338+0,046 0,003426+0,0119 0,0139 0,0139

N2 0,7352 0,7352 0,7337

S02 0,0014 0,0014 0,0014

Итого1+0,079 0,02338+0,046 0,003426 1,002 1

Теплосодержание продуктов горения:

Горение генераторного газа..........2728 : 1,0020 = 2722 кДж/м3

Диссоциация СО2 ..........................- 3045 4,19 0,0037 = 47,2 кДж/м3

ДиссоциацияН2О..........................-2580 4,19 0,0003 = 3,2 кДж/м3

Итого ^ = 2722 - 47,2 - 3,2 = 2672 кДж/м3

72 -

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.215

Температура с учетом вычисленного теплосодержания

2672

t =

0,1552сСО + 0,1331сщ + 0,0139с0 + 0,0918^ + 0,0037сС0 + 0,0003сН + 0,0014^ Принимаем

г, _ 1629 °С шшг 1 ) 1627 °С шаг 2 >1627 °С .

Принятая температура 1629 °С и полученная 1627 °С отличаются на 2 °С, что для теплотехнических расчетов вполне достаточно. Таким образом, количество выполненных шагов будет определять точность вычислений.

Выводы

1. Метод последовательных приближений при расчете теоретической температуры горения топлива представляется более точным и менее трудоемким по сравнению с графоаналитическим методом, предложенным акад. Н.С.Курнаковым, так как не нужно строить графики, которые не позволяют точно определить температуру.

2. Приемлемые теплотворность Ор _ 1400 ккал/м3 и температура 1627 °С горения позволяют использовать генераторный газ на промышленных предприятиях России как альтернативный природному газу, доступ к которому имеется не во всех регионах.

Статья написана при финансовой поддержке Министерства образования и науки России в рамках реализации Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям работы научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по теме «Разработка технологии и создание опытной установки для переработки низкосортного алюминиевого сырья» (Государственный контракт № 14.577.21.0127).

ЛИТЕРАТУРА

1. Виленкин Н.Я. Метод последовательных приближений. М.: Наука, 1968. 108 с.

2. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии. М.: Металлургия, 1970. 704 с.

3. Копытов В.В. Газификация твердых топлив: ретроспективный обзор, современное состояние дел и перспективы развития // Альтернативная энергетика и экология. 2011. № 6 (98). С. 10-13.

4. Линчевский В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургиздат, 1959. 400 с.

5. Морачевский А.Г. Академик Николай Семенович Курнаков и его научная школа. СПб: Изд-во Политехнического ун-та, 2010. 99 с.

6. Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. М.: Наука, 1966. 416 с.

7. ФедоровА.С. Творцы науки о металле. М.: Наука, 1980. 218 с.

REFERENCES

1. Vilenkin N. Ya. Metod posledovatel'nykh priblizhenii (A method of successive approximations). Moscow: Nauka, 1968, p.108.

2. Diomidovskii D.A. Metallurgicheskie pechi tsvetnoi metallurgii (Metallurgical furnaces for non-ferrous metallurgy). Moscow: Metallurgiya, 1970, p.704.

3. Kopytov V.V. Gazifikatsiya tverdykh topliv: retrospektivnyi obzor, sovremennoe sostoyanie del i perspektivy raz-vitiya (Gasification of solid fuels: a retrospective review, the current situation and development prospects). Al'ternativnaya energetika i ekologiya. 2011. N 6 (98), p.10-13.

4. Linchevskii V.P. Toplivo i ego szhiganie (Fuel and its combustion). Moscow: Metallurgizdat, 1959, p.400.

5. Morachevskii A.G. Akademik Nikolai Semenovich Kurnakov i ego nauchnaya shkola (Academician Nikolay Se-menovich Kurnakov and his scientific school). St Petersburg: Izd-vo Politekhnicheskogo un-ta, 2010, p.99.

6. RavichM.B. Uproshchennaya metodika teplotekhnicheskikh raschetov (Simplified method of thermotechnical calculation). Moscow: Nauka, 1966, p.416.

7. Fedorov A.S. Tvortsy nauki o metalle (Creators of metal science). Moscow: Nauka, 1980, p.218.

- 73

Санкт-Петербург. 2015

SCIENTIFIC HERITAGE OF ACADEMICIAN NIKOLAY SEMENOVICH KURNAKOV

O.A.DUBOVIKOV, Dr. of Engineering Sciences, Professor, [email protected] National Mineral Resources University (Mining University), St Petersburg, Russia

Once N.V.Lipin, a professor of mathematics at the Leningrad Mining Institute, told N.S.Kurnakov that M.V.Lomonosov had complained about his lack of familiarity with mathematics. The outstanding scientist replied «That's absolutely true, and I have already told you about it: we all need mathematics, and the more chemistry develops, the more it needs a mathematical justification».

According to one scenario of the international nongovernmental organization, the Club of Rome, there will be a three-fold decrease in the world's raw materials resources and multifold volume reduction in industrial production by the middle of the 21st century. Another scenario claims that raw materials will reduce only by one third, and the volume of industrial production will remain at the level of the beginning of the century. Not only the first scenario, but also the second one forecasts industrial stagnation. It is unacceptable for dynamic and sustainable development of the technological civilization. Intensively developing economies in China, India, Brazil and Russia defy the forecast of the Club of Rome, as it has not taken into account the possibility of scientific and technological progress in reducing energy consumption and using alternative sources, as well as the increased technological potential of the humanity.

Due to depletion of the main sources of energy (oil and gas), many experts link the future of the world's power industry with the possible use of solid energy resources. From the environmental point of view solid fuel gasification technology is the most preferable. As the calorific value of producer gas is relatively low in comparison with natural gas, some research of possible use of producer gas (as an alternative to natural gas which is available not in all regions) at Russian industrial enterprises has been conducted.

Key words: Academician N.S.Kurnakov, graphic-analytical calculation method, producer gas, calorimetric combustion temperature, dissociation degree of carbon dioxide, dissociation degree of water vapor, theoretical combustion temperature.