CC BY
97
Оригинальная статья
УДК 622.61:532.584:662.66:622.615 © К.Т. Тажибаев, Д.К. Тажибаев, К.О. Дуйшеев, 2020
Перспективы применения водоугольного топлива
в энергетике Кыргызстана
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-1-55-57
ТАЖИБАЕВ К.Т.
Доктор техн. наук, профессор, заведующий лабораторией «Механика горных пород» Института геомеханики и освоения недр НАН КР, 720055, г. Бишкек, Кыргызская Республика, e-mail: [email protected]
ТАЖИБАЕВ Д.К.
Канд. техн. наук, заведующий лабораторией «Технология разработки месторождений» Института геомеханики и освоения недр НАН КР, 720055, г. Бишкек, Кыргызская Республика, e-mail: [email protected]
ДУЙШЕЕВ К.О.
Горный инженер-эколог, координатор Ассоциации горнопромышленников и геологов КР, 720055, г. Бишкек, Кыргызская Республика, e-mail: [email protected]
В статье приведены краткие сведения об угольных месторождениях и запасах угля в Кыргызской Республике. Рассмотрены основные технологические свойства водоугольного топлива (ВУТ) и его преимущества по сравнению с традиционными видами топлива при их использовании в энергетике. Даны общие рекомендации по производству транспортировке и использованию водоугольного топлива в республике. Для улучшения экологической ситуации и повышения эффективности энергетической отрасли республики предложено широкомасштабное применение водоугольного топлива в качестве альтернативного энергоносителя. Ключевые слова: водоугольное топливо, энергетика, уголь, тепловая электростанция, гидротранспортировка, дробление, мокрый помол, экология.
Для цитирования:Тажибаев К.Т., Тажибаев Д.К., Дуйшеев К.О. Перспективы применения водоугольного топлива в энергетике Кыргызстана // Уголь. 2020. № 1. С. 55-57. 001: 10.18796/0041-5790-2020-1-55-57.
ВВЕДЕНИЕ
Кыргызстан не обладает большими запасами нефти и природного газа, поэтому в современном топливно-энергетическом балансе страны уголь играет ведущую роль, составляя более половины энергоресурсов. В республике имеются значительные запасы бурого и каменного угля. К настоящему времени известно около 70 месторождений и углепроявлений. Они группируются в четыре бассейна: Южно-Ферганский, Узгенский, СевероФерганский, Кавакский и три угленосных района: Алай-ский, Алабука-Чатыркульский и Южно-Иссыккульский [1] (см. рисунок).
На балансе республики числятся 1,3 млрд т угля, в том числе 76% по категориям А+В+С1 и 24% по категории С2. Прогнозные ресурсы угля составляют 4,6 млрд т.
В настоящее время тепловые электростанции и котельные республики при сжигании местного угля повсеместно используют в качестве подсветочного топлива импортируемые газ и мазут, из-за чего, соотвественно, возрастают затраты на выработку тепла и электроэнергии. Еще одной проблемой при традиционном сжигании угля на тепловых электростанциях и котельных является загрязнение воздуха из-за выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому с экологической и экономической точки зрения возник вопрос о необходимости перехода на другие альтернативные виды топлива, в частности на использование в энергетике республики водоугольного топлива (ВУТ).
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО
ТОПЛИВА В ЭНЕРГЕТИКЕ
Водоугольное топливо (ВУТ) представляет собой дисперсную систему, состоящую из тонкоизмельченного угля, воды и реагента-пластификатора. ВУТ используется на теплогене-рирующих объектах, в основном как альтернатива природному газу и мазуту (см. таблицу).
Водоугольное топливо обладает всеми технологическими свойствами жидкого топлива, может транспортироваться автомобильным, железнодорожным транспортом
Состав и основные технологические характеристики ВУТ
Уголь (размер частиц 45-250 мкм), % 59-70
Вода, % 29-40
Реагент-пластификатор, % 1
Температура воспламенения, °С 450-650
Температура горения, °С 950-1050
Карта расположения угольных месторождений Кыргызской Республики [2] Fig. Map of the location of coal deposits of the Kyrgyz Republic [2]
t
>
■■' Бишкек
Ii * * /Кара Балта
Талас
Токтогульское водохранилище
far
s—„/
Балыкчи
° оз. Иссык-Куль in
Каракол
оз. Сон-Куль
Ca
13
о Нарын
V">1°11182i' Ош i8
29
17iV V
> S JOS
оз. Чатыр-Куль
VA
I. Северо-Ферганский бассейн
1. Таш-Кумыр
2. Кара-Тут
3. Тегенек
II. Кавакский бассейн
4. Кок-Мойнок-Кашкасу
5. Мин-Куш
6. Кара-Кече I
II. Иссык-Кульский бассейн
7. Согуты
8. Джергалан
IV. Узгенский бассейн
9. Кок-Янгак
10. Кумбель
11. Зиндан
12. Туюк
13. Каргаша
14. Кок-Кыя
15. Кара-Тюбе
29
16. Бештерек
17. Читты
18. Алдыяр
V. Южно-Ферганский бассейн
19. Сулюкта
20. Шураб-III
25. Самаркандек
23. Кызыл-Кия
24. Бешбурхан
25. Уч-Коргон
26. Абшир 27 Ятань 28. Алмалык
___I
Условные обозначения:
Месторождения каменного угля Месторождения бурого угля Проявления каменного угля Проявления бурого угля
Угольные бассейны и районы
VI. Алайский район
29. Кызыл-Булак
VII. Алабука-Чатыркульский район
30. Турук
и по трубопроводам, сохраняет свои свойства при длительном хранении, взрыво- и пожаробезопасно.
Основные преимущества при использовании ВУТ следующие:
-экологические:
• экологически безопасно на всех стадиях производства, транспортирования и использования;
• позволяет в 2-3,5 раза снизить вредные выбросы в атмосферу (пыли, летучей золы, оксидов азота, двуокиси серы);
• позволяет эффективно использовать образующуюся при сжигании летучую золу;
- технологические:
• при переводе теплогенерирующих установок на сжигание ВУТ не требуются существенные изменения конструкции котлов (агрегатов);
• позволяет легко механизировать и автоматизировать процессы приема, подачи и сжигания топлива;
• разработанная новая технология вихревого сжигания при температуре 950-10500С позволяет достичь эффективности использования топлива свыше 97%;
- экономические:
• снижает стоимость 1 т условного топлива (т у.т.) в 2-3 и более раз;
• до 30% снижа ются эксплуатационн ые затраты при хранении, транспортировании и сжигании;
• обеспечивает снижение в три раза капитальных затрат при переводе ТЭЦ со сжигания природного газа и мазута на водоугольное топливо;
• окупаемость затрат при внедрении ВУТ составляет 1 -2,5 года [3].
В настоящее время мировым лидером в области разработки и внедрения водоугольного топлива в тепло- и электроэнергетике является соседний с Кыргызстаном Китай из-за существующей зависимости этой страны от дефицитных жидких и газообразных видов топлива. Производство ВУТ в Китае приближается к отметке 100 млн т в год, и согласно плану предусматривается довести производство ВУТ до указанной цифры к 2020 г., что также связано с запретом эксплуатации котельных, работающих на твердом
топливе [4]. Китай в настоящее время экспортирует водоугольное топливо в Японию, где ВУТ активно используется в энергосекторе. Япония, помимо Китая, также закупает водоугольное топливо у Австралии, где производство ВУТ налажено в промышленных масштабах.
Опыт соседнего с Кыргызстаном Китая наглядно показал экологическую и экономическую эффективность использования ВУТ в энергетической отрасли, и мы считаем, что этот успешный опыт необходимо активно внедрять в Кыргызской Республике. Большинство месторождений угля в Кыргызстане расположено в горной местности на значительном удалении от промышленных центров, поэтому производство водоугольного топлива необходимо наладить в непосредственной близости от места добычи угля.
Так как угли Кыргызстана имеют низкую прочность и при их добыче и хранении происходит сильное измельчение угля, то процесс приготовления ВУТ значительно облегчается за счет уменьшения затрат на предварительное дробление (первая стадия). Помол до финальной фракции (менее 100-150 мкм) осуществляется уже в присутствии воды в оборудовании мокрого помола (вторая стадия). Данный этап является ключевым при приготовлении ВУТ, поскольку определяет основные технологические характеристики ВУТ (грансостав, вязкость, стабильность и т.д.). Кроме того, данный этап обычно является самым энергозатратным. Эту проблему можно решить при использовании современного низкозатратного оборудования, например разработанного российскими специалистами ООО «Амальтеа» гидроударного узла мокрого помола (ГУУМП) [5].
Транспортировку водоугольного топлива целесообразно осуществлять с помощью трубопроводов. Месторождения угля в Кыргызской Республике находятся на больших высотных отметках, чем населенные пункты и промышленные центры, при этом затраты на гидротранспортировку ВУТ, в основном самотеком, будут намного меньше, чем при транспортировке автотранспортом.
По предварительным подсчетам, стоимость проекта строительства одного километра трубопровода для транспортировки ВУТ при применении напорного гидротран-
спорта в условиях Кыргызстана составляет приблизительно 250 тыс. дол. США, что значительно дешевле строительства автомобильных дорог и тем более железных дорог. Другими факторами, которые дают преимущество строительства трубопровода для гидротранспортировки ВУТ, являются простота его прокладки, отсутствие использования взрывных работ и др. Преимуществом строительства трубопровода также является тот факт, что все агрегаты системы гидротранспортировки работают при помощи относительно дешевой электроэнергии, что существенно влияет на образование стоимости конечного продукта. С помощью трубопроводов ВУТ следует доставлять непосредственно на тепловые электростанции, котельные населенных пунктов и другие промышленные предприятия республики. Для широкого применения ВУТ в республике необходимо переоборудовать котлы для сжигания непосредственно водоугольного топлива, при этом существенных капитальных вложений не потребуется.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В Кыргызской Республике имеются большие запасы бурых и каменных углей, часть из которых целесообразно использовать для получения экологически чистого водоугольного топлива. Для улучшения экологической ситуа-
ции и повышения эффективности энергетической отрас-л и республ и ки, а также устранения зависимости тепловых электростанций и других промпредприятий страны от импортируемого газа и мазута необходимо внедрять широкомасштабное применение водоугольного топлива в качестве альтернативного энергоносителя.
Список литературы
1. Солпуев Т.С. Угольные месторождения Кыргызской Республики (справочник). Бишкек: Наси (МинГео КР), 1996. 511 с.
2. Карта расположения угольных месторождений Кыргызстана. URL: http://www.stanradar.com/news/fuN/4020-karta-raspolozhenija-ugolnyh-mestorozhdenij-kyr-gyzstana. html (дата обращения: 15.12.2019).
3. Делягин Г.Н., Петраков А.П., Ерохин С.Ф. ЭКОВУТ - новое экологически чистое топливо нового поколения / Сб. докладов Всероссийского научно-технического семинара 23- 24 января 2001 г. М.: ВТИ, 2001. С. 99-106.
4. Ходаков Г.С. Водоугольные суспензии в энергетике // Теплоэнергетика. 2007. № 1. С.35-45.
5. Морозов А.Г. Гидроударные технологии в производстве водоугольного топлива // Энергобезопасность и энергосбережение. 2010. № 2. С. 12-15.
MINERALS RESOURCES
Original Paper
UDC 622.61:532.584:662.66:622.615 © K.T. Tazhibaev, D.K. Tazhibaev, K.O. Duysheev, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 1, pp. 55-57
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-1-55-57
Title
PROSPECTS OF COAL-WATER FUEL application IN ENERGY mDUSTRY OF KYRGYZSTAN Authors
Tazhibaev K.T.1, Tazhibaev D.K.1, Duysheev K.O.2
1 Institute of Geomechanics and mineral resources development of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Bishkek, 720055, Kyrgyz Republic
2 Association of Miners and Geologists of the Kyrgyz Republic, Bishkek, 720055, Kyrgyz Republic
Authors' Information
Tazhibaev K.T., Doctor of Engineering Sciences, Professor,
Head of the Laboratory "Rock Mechanics", e-mail: [email protected]
Tazhibaev D.K., PhD (Engineering), Head of the Laboratory
"Technology of mining", e-mail: [email protected]
duysheev K.O., Mining engineer-ecologist, coordinator,
e-mail: [email protected]
Abstract
The brief information about coal deposits and coal reserves in the Kyrgyz Republic are given in the paper. The main technological properties of coal-water fuel (CWF) and its advantages comparably with traditional types of fuels at their using in energy industry are considered. General recommendations on the production, transportation and using of coal-water fuel in the republic are given. Widespread using of coal-water fuel as an alternative energy resource for improvement the ecological situation and increase the efficiency of the energy sector of the republic has been proposed.
Keywords
Coal-water fuel, Energy industry, Coal, Thermal electrical station, Hydrotransport, Crushing, Wet grinding, Ecology.
References
1. Solpuev T.S. Ugol'nye mestorozhdeniya Kyrgyzskoy Respubliki (spravochnik) [Coal deposits of the Kyrgyz Republic (directory)]. Bishkek, Nasi Publ. (Mingeo KR), 1996, 511 p. (In Russ.).
2. Karta raspolozheniya ugol'nyh mestorozhdeniy Kyrgyzstana [Map of the location of coal deposits of the Kyrgyz Republic]. Available at: http://www. stanradar.com/news/full/4020-karta-raspolozhenija-ugolnyh-mestorozhden-ij-kyr-gyzstana.html (accessed 15.12.2019). (In Russ.).
3. Delyagin G.N., Petrakov A.P. & Erokhin S.F. EKOVUT- novoe ekologicheski chistoe toplivo novogopokoleniya [EKOVUT - a new environmentally friendly fuel of a new generation]. Collector of reports of the All-Russian Scientific and Technical Seminar, January 23-24, 2001, Moscow, VTI Publ., 2001, pp. 99-106. (In Russ.).
4. Khodakov G.S. Vodougol'nye suspenzii v energetike [Water-coal suspensions in energy industry]. Teploenergetika - Thermal engineering, 2007, No. 1, pp. 35-45. (In Russ.).
5. Morozov A.G. Gidroudarnye tekhnologii v proizvodstve vodougol'nogo topliva [Hydraulic impact technology in the production of coal-water fuel]. Energobezopasnost' i energosberezhenie - Energy safety and energy saving, 2010, No. 2 (32), pp. 12-15. (In Russ.).
For citation
Tazhibaev K.T., Tazhibaev D.K. & Duysheev K.O. Prospects of coal-water fuel application in energy industry of Kyrgyzstan. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 1, pp. 55-57. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-1-55-57.
Paper info
Received August 14,2019 Reviewed October 16,2019 Accepted December 2,2019
