CC BY
182
УДК 622.648.24.002:622.7 © В.Е. Зайденварг, А.С. Кондратьев, В.И. Мурко, 2019
Водоугольное топливо, трубопроводное транспортирование и сжигание на теплоэлектростанциях
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-8-76-80
ЗАЙДЕНВАРГ Валерий Евгеньевич
Доктор техн наук, профессор, ООО «КАРАКАН ИНВЕСТ», 125009, г. Москва, Россия, e-mail: zve@karakan-invest.ru
КОНДРАТЬЕВ Александр Сергеевич
Доктор техн наук, профессор кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ФГБОУ ВО Московский политехнический университет, 107023, г. Москва, Россия, e-mail: ask41@mail.ru
МУРКО Василий Иванович
Доктор техн наук, профессор, генеральный директор ООО НПЦ «Сибэкотехника», 654097, г. Новокузнецк, Россия, e-mail: sib_eco@mail.ru
Проведен критический анализ публикаций по научно-техническим проблемам, связанным с производством, трубопроводным транспортированием и сжиганием водоуголь-ного топлива (ВУТ) на опытно-промышленном комплексе «Белово-Новосибирск» (ТЭЦ-5). На основании результатов экспериментальных, опытно-промышленных испытаний и опытно-промышленной эксплуа тации углепровода установлена ошибочность вывода о бесперспективности реализации рассма триваемой технологии на угольных ТЭСЗападной Сибири, Урала и Центра европейской части России. Разработанная технология получения и использования ВУТполучи-ла свое развитие в новой технологии приготовления орга-новодоугольных суспензий (ОВУТ). Представлены перспективы и возможности применения технологии приготовления и сжигания водоугольного топлива для утилизации тонкодисперсных отходов углеобогащения (ТДОУ). Проработано несколько вариантов использования ТДОУ в виде ВУТ на существующих угольных ТЭЦ (ГРЭС), мини-ТЭЦ и котельных. Ключевые слова: водоугольное топливо, приготовление, гидротранспортирование, сжигание, технико-экономический анализ, тонкодисперсные отходы углеобогащения, органоводоугольное топливо.
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время широко обсуждается наращивание добычи угля в России. Так, в 2018 г. в отрасли добыто 439 млн т угля, причем прирост за год составил 6%. При-
мечательно, что и в Казахстане прирост добычи угля в 2018 г. также составил 6% при объеме добычи 117 млн т. Высказывается предположение, что «через 15 -20 лет мир может накрыть так называемая вторая угольная волна. Антрацит, как самое дешевое ископаемое топливо, на новом этапе развития технологий вновь может стать движущей силой энергетики и будет активно замещать углеводороды» [1]. Напомним, что в начале 1970-х годов также прогнозировалась подобная ситуация. В связи с тем, что традиционное прямое сжигание угля приводит к значительным вредным выбросам, во всем мире в широких масштабах разрабатываются альтернативные, экологически более совершенные технологии сжигания угля.
Одним из возможных путей расширения использования угля в энергетике, при одновременном уменьшении вредных выбросов, является разработка технологий приготовления водоугольного топлива (ВУТ), его трубопроводного транспортирования и сжигания по «мазутной» схеме в котлах теплоэлектростаций. В конце прошлого века в СССР была принята государственная программа, согласно которой в качестве опытно-промышленного трубопровода (ОПТ) предусматривалось создание комплекса приготовления ВУТ в г. Белово, углепровода Белово-Новосибирск со сжиганием ВУТ в котлах Новосибирской ТЭЦ-5 г. Новосибирска. На этом объекте предполагалось отработать практически в натурном масштабе все основные технологические и технические решения и по их результатам откорректировать окончательные решения для объектов большего масштаба. Изначально опытный топливно-транспортно-энергетический комплекс рассматривался как планово-убыточный. Практически параллельно разрабатывалось технико-экономическое обоснование топливно-транспортно-энергетического комплекса, включающего приготовление ВУТ в Кузбасском угольном бассейне, магистральный углепровод из Кузбасса через Западную Сибирь, Урал в Центр европейской части страны. При реализации этого проекта практически все крупные потребители угля железнодорожной поставки, расположенные вдоль трассы углепровода, переводились на ВУТ. В результате опытной эксплуатации топливно-транспортно-энергетического комплекса «Белово-Новосибирск» были получены важные научно-технические результаты. В частности, была отработана технология получения ВУТ бимодального состава, а энергозатраты на производство ВУТ были близки к расчетным. На Новосибирской ТЭЦ-5 были отработаны вопросы хранения и сжигания. В ходе выполнения научно-исследовательских работ была показана перспектива перехода на технологии приготовления ВУТ по одностадийной схеме измельчения с использованием более эффек-
тивных пластифицирующих добавок в сравнении с проектными. Наибольшие трудности, которые были преодолены лишь на заключительном этапе опытно-промышленной эксплуатации ОПТ Белово-Новосибирск, были связаны с работой линейной части углепровода Белово-Новосибирск. Однако в середине 1990-х годов комплекс приготовления и собственно углепровод прекратили свою деятельность в связи с отсутствием финансирования, а в 2002 г. решением Министерства промышленности он был обанкрочен и ликвидирован.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В периодической научно-технической литературе, а позже и в книжных вариантах вопросы получения, трубопроводного транспорта и сжигания ВУТ были достаточно подробно изложены в период выполнения соответствующих работ, докладывались на отечественных и международных конференциях. Однако практически сразу после прекращения деятельности ОПТ Белово-Новосибирск появились многочисленные публикации группы авторов, в которых ставилась под сомнение сама целесообразность использования ВУТ на теплоэнергетических объектах в сочетании с трубопроводным транспортом ВУТ. Ниже анализируются некоторые из этих статей [2, 3, 4, 5].
Например, в работе [2] проведен анализ работы комплекса приготовления водоугольного топлива (ВУТ) в г. Белово, собственно углепровода Белово-Новосибирск и ТЭЦ-5 в г. Новосибирске. К сожалению, в работе присутствует множество неточностей, которые ставят под сомнение основные выводы работы. Так, в частности, утверждается: «не была подробно исследована и не получила должного освещения в научных публикациях ...проблема закупорки трубопровода сгустками ВУТ. Закупорка трубопровода сгустками суспензии оказалась одним из самых тревожных факторов, определяющих возможность транспортирования ВУТ в ламинарном режиме. Суть проблемы состоит в том, что на длинном участке трубопровода образовывались сгустки суспензии, которые закупоривали трубу. Из-за этого приходилось многократно останавливать перекачку ВУТ и устранять образовавшиеся пробки».
Подчеркнем, что никто из авторов этих статей по своим должностным обязанностям не имел отношения к вопросам работоспособности линейной части углепровода. Поэтому они руководствовались лишь внешним описанием событий. В действительности все оказалось значительно прозаичнее и проще. Необходимо обратить внимание на то, что образование пробок происходило только на первом плече трубопровода (г. Белово - с. Красное) несмотря на то, что перед подачей в собственно магистральный углепровод ВУТ прокачивалось по контрольной петле диаметром 500 мм и протяженностью 1000 м. И только после подтверждения удовлетворительных транспортных качеств приготовленного ВУТ (отсутствие расслаивания и требуемые удельные потери давления) топливо подавалось в трубопровод.
На двух последующих плечах углепровода (с. Красное -с. Лебедево и с. Лебедево - ТЭЦ-5 г. Новосибирска) этого не наблюдалось. Летом 1989 г. на первом плече углепровода вначале перед перекачкой ВУТ был запущен трехсекци-онный разделитель (скребок), используемый в нефтепроводах для очистки от парафиновых и асфальто-смол истых отложений на стенке трубопровода. Одновременно была
начата перекачка ВУТ до ПНС-1 (с. Красное). Однако по истечении расчетного времени запущенный скребок (разделитель) на ПНС-1 не появился, хотя водоугольное топливо на станцию стало поступать. После обсуждения со специалистами было принято решение о подаче ВУТ до ПНС-2 (с. Лебедево) по принятой схеме: скребок (разделитель), затем ВУТ. По истечении расчетного времени скребок и ВУТ поступили в камеру приема скребка перекачной насосной станции в с. Лебедево, и уже по опробованной схеме процесс подачи ВУТ продолжился от ПНС-2 до ТЭЦ-5 г. Новосибирска. Спустя расчетное время топливо вместе со скребком поступило на ТЭЦ-5, и процесс гидротранспорта продолжался около месяца.
Однако затем перекачку пришлось периодически останавливать в связи с повышением давления на головной насосной станции, вызванного образованием пробки на первом плече углепровода. При этом были запущены еще несколько скребков различных конструкций. Однако ни один из скребков не дошел до камеры приема скребков в насосной стации с. Красное. В результате процесс транспортирования был прекращен. Традиционным способом, с использованием датчиков давления, расположенных по трассе углепровода, было определено место образования пробки и выполнено вскрытие трубопровода. После вскрытия трубы было обнаружено, что разделитель и скребки были сильно деформированы, а перед ними имелась собственно пробка, состоящая из посторонних предметов и материалов: небольшого деревянного строительного козла высотой примерно 40 см, многовиткового мотка стального провода диаметром примерно 8 мм, сточенного за счет трения о стенку трубы на полную толщину диаметра, обрывков спецодежды, других более мелких отходов монтажа трубопровода, практически полностью перекрывающих сечение трубопровода, и, что самое неожиданное, перед пробкой вдоль нижней образующей трубы имелся слой слегка желтоватого речного песка. Обнаруженная пробка сформировалась после прокачки около 100 тыс. т ВУТ.
Мы это наблюдали лично. Из этого следовало, что опрес-совка трубопровода при его монтаже проводилась водой, содержащей речной песок, а запуск полноразмерного по внутреннему сечению трубы контрольного очистного устройства (скребка), который строители обязаны были сделать перед сдачей трубопровода заказчику, вообще не проводился. После очистки первого плеча трубопровода все «закупорки» трубопровода прекратились. Однако в процессе эксплуатации выявились и другие недостатки укладки трубопровода, такие как: на отдельных скалистых участках трассы верхняя часть трубопровода располагалась выше нулевой изотермы, что приводило в зимнее время к замерзанию ВУТ в верхней части трубы, уменьшению ее проходного сечения и, соответственно, повышению давления, которое толковалось как возникновение пробки. Описанной выше информацией располагал один из авторов статьи [2], поэтому удивительно, что об этом не упоминается в указанной работе. Таким образом, можно утверждать, что именно несоблюдение регламента работ при монтаже трубопровода явилось основной причиной возникновения пробок на первом плече углепровода во время его опытной эксплуатации.
В таблице представлены усредненные результаты комплексного опробования и эксплуатации опытно-промышленного углепровода за 1989-1997 гг.
Проектная характеристика и результаты работы опытно-промышленного углепровода
Показатели По проекту При комплексном опробовании 1991 г. 1992 г. 1993 г. 1997 г. Итого среднее значение
Произведено ВУТ, тыс. т в год 1920 94 183 98 77 22 474
Массовая доля твердой фазы, % 62,0 57,4 57,2 56,9 57,8 52,0 57,3"
Зольность угля, % 14,0 11,0 16,3 17,1 16,2 17,6 16,5
Срединный диаметр, мкм 25 29 25 27 25,6 27,1 25,5*
Эффективная вязкость при скорости сдвига 11,7 с-1, Па-с 0,800 0,462 0,822 0,750 0,800 0,502 0,810*
Примечание:' - без учета данных за 1997 г.
Опираясь на указанные факты и результаты работы углепровода (см. таблицу), один из авторов настоящей статьи в 2002 г. написал возражение против ликвидации опытно-промышленного углепровода Белово-Новосибирск, поскольку неработоспособность трубопровода была опровергнута. К сожалению, к тому времени уже пошли «метастазы» разрушения объекта, вызванные отсутствием бюджетного финансирования и происходящими в стране коренными изменениями социально-экономических условий. На головных сооружениях углепровода произошла крупная авария на котельной, что привело к размораживанию системы отопления и остановке технологического процесса. Две промежуточные насосные станции в с. Красное и с. Лебедево, за исключением котельных, которые эксплуатировались для нужд населенных пунктов, были практически разорены.
Необходимо указать также на принципиальную неточность в работах [2, 3, 4, 5], которая состоит в том, что величина эффективной вязкости (которая будто бы «практически общепринята») для определения затрат энергии на перекачку ВУТ по горизонтальному трубопроводу принята как для ньютоновской жидкости. Однако это далеко не так. В работе [6], на которую ссылаются авторы, рассматриваются ламинарные и турбулентные режимы течения ВУТ, которые, как следует из экспериментальных измерений, обладают неньютоновскими свойствами и, в частности, начальным напряжением сдвига.
В 1987 г. Миннефтегазстрой СССР утвердил отраслевой стандарт по гидравлическому расчету углепроводов, основывающийся именно на данных базовых принципах. Ввиду наличия начального напряжения сдвига ВУТ практически не расслаивается в состоянии покоя. В этом случае, в соответствии с общепринятыми представлениями ссылки [2], в осевой зоне потока ВУТ реализуется стержневая зона течения, внутри которой ВУТ перемещается как твердое тело, и расчет объемного расхода ВУТ должен проводиться по известной формуле Бингама в случае вязкопла-стичной жидкости или по обобщенной зависимости в случае нелинейно-вязкопластичной жидкости, а не по ньютоновской зависимости. Расчеты энергозатрат на перекачку также должны проводиться с учетом этого фактора. Принципиальным моментом является то, что если вязкость и начальное напряжение сдвига являются физическими характеристиками перекачиваемой среды, то эффективная вязкость характеризует трение, которое устанавливается в данной среде при заданной скорости сдвига в вискозиметре. В литературе давно описаны способы определения реологических параметров жидкости на основе измерения эффективной вязкости, поэтому использование ньютоновских зависимостей нелогично и вызывает недоумение. Особенности ламинарного течения в общем случае
нелинейно-вязкопластичной жидкости, к которым относится ВУТ, общеизвестны, что не требует дополнительных разъяснений.
В работе [2] было также показано, что используемая на комплексе приготовления технология «мокрого» приготовления бимодального гранулометрического состава является неоптимальной. Поэтому «в среднем на приготовление ВУТ по проектной технологии затрачивается до 70 кВт-ч/т угля или 55 кВт-ч/т ВУТ». В качестве альтернативной технологии для промышленного производства ВУТ было рекомендовано использовать одностадийную схему измельчения, что позволяет снизить энергозатраты на приготовление ВУТ до 35 кВт-ч/т угля. Кроме того, аналогичный результат может быть получен при смешанной технологии приготовления ВУТ - совмещение сухого помола исходного угля с последующим смешением его с водой и реагентом-пластификатором в мельнице мокрого помола. Таким образом, имеется возможность более чем двукратного снижения энергозатрат на приготовление ВУТ. Это очень важный результат, который несомненно должен учитываться при анализе перспективности использования ВУТ в энергетике.
В части сравнения использования углепровода вместо железнодорожного транспорта заметим следующее. При железнодорожной поставке угля в затратах необходимо учитывать следующие общеизвестные факторы:
- энергозатраты на обратный холостой пробег маршрутных угольных составов;
- ликвидация потерь угля при гидротранспорте;
- коэффициент извилистости железнодорожного пути в сравнении с почти прямолинейым трубопроводом;
- освобождение магистральных железнодорожных путей от маршрутных угольных составов (прямых и обратных), что позволяет использовать железнодорожную магистраль для перевозки других грузов.
Последнее становится особо значимым в связи с обсуждаемым проектом железнодорожной перевозки грузов из Китая в Западную Европу через территорию России.
Вызывает также удивление, что авторы работы [2], видимо, забыли, что при разработке технико-экономического обоснования сети углепроводов «Кузбасс-Урал-Центр европейской части» учитывались все эти факторы. Там, в частности, было показано, что именно эти четыре фактора обеспечивали большую долю экономической эффективности проекта в целом.
Таким образом, можно констатировать, что предложения по модернизации технологии комплекса приготовления ВУТ представляются весьма перспективными, поскольку снижают энергозатраты на приготовление ВУТ более чем в два раза, что в еще большей мере подтверждает экономическую эффективность создания мощного
магистрального углепровода Кузбасс-Урал-Центр». Кроме того, в работах [2, 3, 4, 5] отсутствуют какие-либо упоминания об отсутствии потерь угля при гидротранспорте, уменьшении вредных выбросов при сжигании ВУТ (что многократно подтверждено экспериментально) в сравнении с пылеугольным сжиганием угля железнодорожной поставки, что также может быть представлено в удельных энергозатратах и, как следствие, повысит эффективность использования ВУТ на мощных угольных ТЭС.
Таким образом, можно прийти к выводу, что выводы, представленные в источниках [2, 3, 4, 5], лишены практического значения, поскольку доказательная база их или неполна, или ошибочна.
Отметим, что задача отказа от железнодорожных поставок энергоносителей и перехода к продуктопроводам к конечному потребителю имеет мировую тенденцию. Так, в США продуктопроводов, в основном с бензином, 259 813 км, а в России - 13 658 км, также в основном с нефтепродуктами [7]. ВУТ фактически также является энергетическим продуктом, готовым к использованию у потребителя без какой либо доработки. Поэтому при наличии сравнительно локального поставщика ВУТ (Кузбасс) перевод локальных точечных потребителей - угольных ТЭС, расположенных вдоль трассы углепровода, на ВУТ представляется достаточно логичным. Из практического опыта, полученного на топливно-энергетическом комплексе «Белово-Новосибирск», установлено, что такой проект может быть реализован со значительным экономическим и экологическим эффектами.
К сожалению, в работе авторов [8] также имеется множество небрежностей и недочетов, не позволяющих согласиться с выводами авторов. Практически все ссылки на литературные источники сосредоточены в первом абзаце статьи и являются на 100% самоцитированием. Во всем остальном тексте статьи, за исключением одной ссылки также на собственную работу, отсутствуют какие-либо ссылки на источники используемых расчетных зависимостей и принятых численных значений величин, входящих в эти зависимости. Некоторые величины обозначены единым символом. Например, величина Еп [8, с. 56] определяется как количество произведенной электроэнергии, а абзацем ниже - как удельные затраты энергии на измельчение угля. В пояснениях к формуле (3) [8, с. 56] раскрывается физическое значение обозначений величин (£, в, о, в, Y), которые в указанной формуле, и вообще в статье, не используются.
Ранее перспективы использования ВУТ в России были подробно проанализированы в работе [9]. В последнее время на основе технологии приготовления и использования ВУТ появилось новое направление - получение ор-гановодоугольного топлива (ОВУТ) [10, 11, 12, 13]. Данная технология позволяет использовать для приготовления ВУТ органосодержащие жидкости, в том числе жидкие отходы, что существенно повышает энергетическую ценность топлива и одновременно решает проблемы сохранения окружающей среды.
Кроме того, технология ВУТ может быть эффективно использована для утилизации особо токсичных тонкодисперсных отходов углеобогащения (ТДОУ) с получением тепловой и (или) электрической энергии. В настоящее время проработано несколько вариантов использования ТДОУ (на существующих угольных ТЭЦ (ГРЭС), мини-ТЭЦ, котельных) [14, 15, 16]. Применение данной технологии позволяет:
• улучшить экологическую обстановку в регионе за счет:
- снижения объемов хранения наиболее токсичных отходов углеобогащения в районах расположения обогатительных фабрик;
- снижения (до 30%) выбросов оксидов азота в дымовых газах ТЭЦ;
• снизить себестоимость выработки электрической и тепловой энергии за счет уменьшения стоимости топливной составляющей.
ВЫВОДЫ
Из проведенного анализа установлено, что с учетом эксплуатации опытно-промышленного комплекса «Белово-Новосибирск», перспективных технологий приготовления водоугольного топлива и возможности значительного расширения экологически чистого использования угля в электро- и теплоэлектроэнергетике представляется целесообразным обратиться в Правительство России с просьбой поручить Минэнерго России подготовить новое технико-экономическое обоснование системы магистральных углепроводов для подачи ВУТ на угольные ТЭС Западной Сибири, Урала и Европейской части России.
Разработанные технологии приготовления и использования ВУТ послужили основанием для создания новых экологически чистых угольных технологий (ОВУТ) и являются базовыми для эффективной утилизации особо токсичных тонкодисперсных отходов углеобогащения.
Список литературы
1. Гурдин К. Светлый уголь // Аргументы недели. 2019. № 4. С. 7.
2. Ходаков Г.С., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Производство и трубопроводное транспортирование суспензионного водоугольного топлива // Химия твердого топлива. 2006. № 4. С. 22-39.
3. Ходаков Г.С. Водоугольные суспензии в энергетике // Теплоэнергетика. 2007. № 1. С. 35-45.
4. Ходаков Г.С. Суспензионное угольное топливо // Известия Академии наук. Секция энергетики. 2000. № 2. С. 104-119.
5. Ходаков Г.С., Горлов У.Г. Головин Г.С. Водоугольное топливо. Техноэкономические перспективы промышленного использования период высоких цен на энергоносители // Уголь. 2006. № 10. С. 46-48. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/102006.pdf (дата обращения: 15.07.2019).
6. Транспортирование водоугольных суспензий: гидродинамика и температурный режим / А.С. Кондратьев, В.М. Овсянников, Е.П. Олофинский и др. М.: Недра, 1988. 213 с.
7. Угланов А. Цена бензина - без бутылки не разобраться // Аргументы недели. 2018. № 23 (616) С. 1-2.
8. Редькина Н.И., Ходаков Г.С., Горлов Е.Г. Суспензионное угольное топливо для двигателей внутреннего сгорания // Химия твердого топлива. 2015. № 5. С. 54-61.
9. Водоугольное топливо - технология будущего и перспективы применения в России / К.Н. Трубецкой, В.Е. Зайденварг, А.С. Кондратьев и др. // Уголь. 2007. № 11. С. 28-31. URL: http:// www.ugolinfo.ru/Free/112007.pdf (дата обращения: 15.07.2019).
10. Dmitrienko M.A., Nyashina G.S., Strizhak P.A. Environmental indicators of the combustion of prospective coal water slurry containing petrochemicals // Journal of Hazardous Materials. 2017. N 338. Р. 148-159.
11. Glushkov D.O., Strizhak P.A. Ignition of composite liquid fuel droplets based on coal and oil processing waste by heated air flow // Journal of Cleaner Production. 2017. N 165. Р. 1445-1461.
12. Dmitrienko M.A., Strizhak P.A. Environmentally and economically efficient utilization of coal processing waste // Science of the Total Environment. 2017. N 598. Р. 21-27.
13. Dmitrienko M.A., Strizhak P.A. Coal-water slurries containing petrochemicals to solve problems of air pollution by coal thermal power stations and boiler plants: An introductory review // Science of the Total Environment. 2018. N 613-614. Р. 1117-1129.
14. Разработка технологического комплекса по утилизации тонкодисперсных отходов углеобогащения ОФ «Туг-нуйская» / В.И. Мурко, В.И. Карпенок, В.И. Федяев, С.А. Си-лютин. Сборник: XVIII International Coal Preparation Congress. Conference proceedings. 2016. С. 339-343.
15. Результаты исследования восстановления оксида серы при сжигании водоугольного шламового топлива с использованием серопоглощающих агентов / В.И. Мурко, В.И. Карпенок, Ю.А. Сенчурова и др. Сборник: MATEC Web of Conferences. Сер. «Heat and Mass Transfer in the System of Thermal Modes of Energy - Technical and Technological Equipment, HMTTSC 2016». 2016. С. 01074. DOI: 10.1051/matecconf/20167201074.
16. Использование котлов с вихревой топкой для сжигания продуктов обогащения и забалластированного угля / В.И. Мурко, В.И. Карпенок, В.И. Федяев и др. Сборник: XVIII International Coal Preparation Congress. Conference proceedings. 2016. С. 345-350.
MINERALS RESOURCES
UDC 622.648.24.002:622.7 © V.E. Zaidenvarg, A.S. Kondratiev, V.I. Murko, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 8, pp. 76-80
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-8-76-80
Title
coal-water fuel, pipeline transportation and combustion at thermal power plants
Authors
Zaidenvarg V.E.1, Kondratiev A.S.2, Murko V.I.3 ' "KARAKAN-INVEST" LLC, Moscow, 125009, Russian Federation
2 Moscow Polytechnic University, Moscow, 107023, Russian Federation
3 NPTs "Sibecotechnika" LLC, Novokuznetsk, 654097, Russian Federation
Author's Information
Zaidenvarg V.E., Doctor of Engineering Sciences, Professor, e-mail: zve@karakan-invest.ru
Kondratiev A.S., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Professor of Department "Industrial heat-and-power engineering", e-mail: ask41@mail.ru Murko V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor, General Director, e-mail: sib_eco@mail.ru
Abstract
The paper contains a critical analysis of publications on scientific and technical problems associated with the production, pipeline transportation and combustion of coal-water fuel at the experimental industrial complex Belovo-Novosibirsk (CHP-5). The results of experimental, pilot testing and pilot operation of the carbon pipeline allowed to prove the inaccuracy of the conclusion concerning the futility of the implementation of this technology at coal-steam plants of the Western Siberia, the Urals and the Centre of the European part of Russia. The developed technology of coal-water fuel production and use evolved into the new technology of preparation of organo-coal-water slurries. The paper presents prospects and possibilities of applying the technology of preparation and combustion of coal-water fuel for the disposal of fine-dispersed waste of coal benefication. The paper analyses several options of fine-dispersed waste of coal benefication use in the form of coal-water fuel in existing coal-steam plants, mini-coal-steam plants and boiler houses.
Keywords
Coal-water fuel, Preparation, Hydrotransportation and Combustion, Technical and economic analysis, Fine-dispersed waste of coal benefication, Organo-coal-water fuel.
References
1. Gurdin K. Svetlyy ugol' [Paraffin coal]. Argumenty nedeli - Week's Arguments, 2019, No. 4, pp. 7. (In Russ.).
2. Khodakov G.S., Gorlov E.G. & Golovin G.S. Proizvodstvo i truboprovodnoye transportirovaniye suspenzionnogo vodougol'nogo topliva [Production and pipeline transportation of slurry coal-water fuel]. Khimiya tverdogo topliva -Chemistry of solid fuel, 2006, No. 4, pp. 22-39. (In Russ.).
3. Khodakov G.S. Vodougol'nyye suspenzii v energetike [Coal-water slurries in energy sector]. Teploenergetika - Heat power industry, 2007, No. 1, pp. 35-45. (In Russ.).
4. Khodakov G.S. Suspenzionnoye ugol'noye toplivo [Slurry coal fuel]. Izvestiya Akademii nauk - News of the Academy of Sciences. Energy industry section, 2000, No. 2, pp. 104-119. (In Russ.).
5. Khodakov G.S., Gorlov U.G. & Golovin G.S. Tekhnoekonomicheskiye perspe-ktivy promyshlennogo ispol'zovaniya v period vysokikh tsen na energonositeli [Feasibility prospects of industrial use during the period of high energy prices]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2006, No. 10, pp. 46-48. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/102006.pdf. (accessed 15.07.2019). (In Russ.).
6. Kondratiev A.S., Ovsyannikov V.M., Olofinsky E.P. et al. Transportirovaniye vodougol'nykh suspenziy:Gidrodinamika i temperaturnyy rezhim [Transporta-
tion of coal-water slurries:Hydrodynamics and temperature regime]. Moscow, Nedra Publ., 1988, 213 p. (In Russ.).
7. Uglanov A. Tsena benzina - bez butylki ne razobrat'sya [Gasoline price -clear as mud]. Argumenty nedeli - Week's Arguments, 2018, No. 23 (616), pp. 1-2. (In Russ.).
8. Redkina N.I., Khodakov G.S. & Gorlov E.G. Suspenzionnoye ugol'noye toplivo dlya dvigateley vnutrennego sgoraniya [Slurry coal fuel for internal combustion engines]. Khimiya tverdogo topliva - Chemistry of solid fuel, 2015, No. 5, pp. 54-61. (In Russ.).
9. Trubetskoy K.N., Zaidenvarg V.E., Kondratiev A.S. et al. Vodougol'noye toplivo - tekhnologiya budushchego i perspektivy primeneniya v Rossii [Coal-water fuel - technology of the future and prospects of its use in the Russian Federation]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2007, No. 11, pp. 28-31. Available at: http:// www.ugolinfo.ru/Free/112007.pdf (accessed 15.07.2019). (In Russ.).
10. Dmitrienko M.A., Nyashina G.S. & Strizhak P.A. Environmental indicators of the combustion of prospective coal water slurry containing petrochemicals. Journal of Hazardous Materials, 2017, No. 338, pp. 148-159.
11. Glushkov D.O. & Strizhak P.A. Ignition of composite liquid fuel droplets based on coal and oil processing waste by heated air flow. Journal of Cleaner Production, 2017, No. 165, pp. 1445-1461.
12. Dmitrienko M.A. & Strizhak P.A. Environmentally and economically efficient utilization of coal processing waste. Science of the Total Environment, 2017, No. 598, pp. 21-27.
13. Dmitrienko M.A. & Strizhak P.A. Coal-water slurries containing petrochemicals to solve problems of air pollution by coal thermal power stations and boiler plants: An introductory review. Science of the Total Environment, 2018, No. 613-614, pp. 1117-1129.
14. Murko V.I., Karpenok V.I., Fedyaev V.I. & Silyutin S.A. Razrabotka tekhno-logicheskogo kompleksa po utilizatsii tonkodispersnykh otkhodov ugleobo-gashcheniya OF "Tugnuyskaya" [Development of technological complex for disposal of fine-dispersed waste of coal benefication at CP "Tugnuiskaya"]. Collection: XVIII International Coal Preparation Congress. Conference proceedings, 2016, pp. 339 -343. (In Russ.).
15. Murko V.I., Karpenok V.I., Senchurova Yu.A. et al. Rezul'taty issledovaniya vosstanovleniya oksida sery pri szhiganii vodougol'noy shlamovogo topliva s ispol'zovaniyem seropogloshchayushchikh agentov [Results of the study of the reduction of sulfur oxide when burning coal-water slurry fuel using sulfur-absorbing agents]. Collection: MATEC Web of Conferences. Series "Heat and Mass Transfer in the System of Thermal Modes of Energy - Technical and Technological Equipment, HMTTSC 2016", 2016, p. 01074. DOI: 10.1051/matec-conf/20167201074.
16. Murko V.I., Karpenok V.I., Fedyaev V.I. et al. Ispol'zovaniye kotlovs vikhre-voy topkoy dlya szhiganiya produktov obogashcheniya i zaballastirovannogo uglya [Use of vortex furnace boilers for burning benefication products and deballastated coal]. Collection: XVIII International Coal Preparation Congress. Conference proceedings, 2016, pp. 345-350. (In Russ.).
Received July 3,2019
