Вы находитесь: www.novosibkotel.ru   Статьи
ГлавнаяО компанииОбращениеНовостиКаталог продукцииДоп. оборудованиеСтатьиПреимуществаКонтактная информация

Использование низкосортных бурых углей в малой энергетике

2020.10.24

Известно, что 39% из общего баланса твердого топлива Российской Федерации приходится на долю низкосортных бурых углей с теплотой сгорания не более 14 МДж/кг, зольно­стью и влажностью выше 40%. Такие угли практически непригодны для сжигания в традиционных слоевых топках. Закон РФ "об энергосбережении" рекомендует использовать в качестве топлива низкосортные бурые угли, хотя это и связано с определенным рядом технологических проблем.

В Солтонском районе Алтайского края расположено буроугольное месторождение. Целесообразность его освоения подтверждают результаты разведочных работ, проведенных в 1986-2000 годах ОАО «Кузбассгипрошахт». По качеству уголь аналогичен углям, поставляемым из Канско-Ачинского бассейна Красноярского края.

Месторождение бурого угля на территории Солтонского района было открыто в 80-х годах позапрошлого века, однако его разработкой практически никто не занимался. В 1988 году разработкой занялся «Новосибуголь». После этого разрез несколько раз менял хозяев. Восстановление карьера начали с 2005 года новые инвесторы из Кузбасса – ООО «Мунайский разрез».

При промышленном освоении всего месторождения и годовой добыче на уровне 0,8 – 1 миллиона тонн угля возможно создание рентабельного предприятия, способного оказать заметное влияние на экономику края. Разработка месторождениия входит в Мероприятие №45 федеральной целевой программы подпрограмма "Энергоэффективность топливно-энергетического комплекса" раздел   «Угольная промышленность» с 2002 по 2010 год.

До черного каменного угля Солтонское месторождение "не долежало" по геологическим меркам не так и много времени - несколько миллионов лет. Другое дело, что каменный уголь образуется при большом давлении на глубине и при соответствующей температуре. А здесь эти условия природа создать не смогла, так как месторождение находится у поверхности.

Бурый уголь – ископаемый гумусовый уголь наиболее низкой степени углефикации; переходная форма от торфа к каменному углю. Теплота сгорания бурого угля достигает 22.6-31 МДж/кг. Бурые угли представляют собой природ­ные полимеры, состав и структура которых меняет­ся в зависимости от возраста угля.  Бурый уголь образуется из продуктов разложения остатков высших растений. Приурочены к отложениям мезозойского и кайнозойского возрастов.

Бурые угли Солтонского месторождения по свойствам (влажность, выход летучих, теплота сгорания и пр.) близки к бурым углям Канско-Ачинского бассейна, а также к бурым углям Талды-Дюргунского месторождения Республики Алтай. При сушке и термическом разложении эти угли склонны к изменению размеров (примерно на 20%) из-за характерных усадочных явлений. В результате происходит образование трещин в кусках и измельчение до большого количества мелочи.

Высокая влажность бурых углей и большое содержание мелочи затрудняют их сжигание в котлах коммунальных котельных и в бытовых печах. Кафедрой Котло- и Реакторостроения АлтГТУ совместно с предприятием ООО «НКЗ Сибтепломаш» предложена концепция технологически нового топочного процесса, учитывающая все специфические особенности данного вида топлива, позволяющая создать более выгодную в экономическом плане котельную установку, чем существующие на данный момент аналоги. Такое топочное устройство, позволяет сжигать как низкосортные топлива типа бурых углей повышенной влажности, так и альтернативные виды топлив, таких как древесные отходы, отходы сельхозпроизводства и пр. Топочная камера котла позволяет увеличить время пребывания частички топлива в топочной камере, так и интенсифицировать процесс сушки топлива и пиролиз органических веществ. Это достигается путём контактирования сырого топлива с компонентами раскаленных частиц топлива и золы, имеющими более высокую, чем воздух и продукты сгорания, теплоёмкость. За счет раскаленной частиц золы достигается стабилизация горения низкосортных бурых углей, без инициации его другими легко воспламеняемыми топливами.

При получении топ­лива для коммунально-бытовых целей обычно использует­ся брикетирование угольной мелочи. Однако бурые угли Солтонского месторождения не брикетируются без связующего. В качестве связующего, по заключению Кузнецкого филиала Восточного углехимического НИИ, следует применять нефтепродукты. Полученные таким образом брикеты не имеют высокой прочности и отличаются дымностью при горении.

При разработке способа брикетирования бурого угля Талды-Дюргунского месторож­дения нами в АлтГТУ был опробован вариант с применением в качестве связующего гуматов этого же угля, которые обладают клеящими свойствами. Гуминовые кислоты входят в состав твердых горючих ископаемых (твердые и мягкие бурые угли). Гуминовые кислоты (humic acids) – часть гуминовых ве­ществ, образующихся вне живых организмов, но под их влиянием, они имеют темную окраску, растворимы в ще­лочных и нерастворимы в кислых растворах. В естественном состоянии эти соединения мало активны и практически полностью находятся в нерастворенной форме. Физиологически активными являются лишь соли, образуемые гуминовыми кислотами со щелочными металлами натрием, калием, аммонием (гуматы).

 Получение из угля гуматов осуще­ствляется путем выщелачивания. При этом получается твердое топ­ливо с повышенной экологической чистотой. В результате удаления из исходного угля вредных примесей, таких как сера и минеральные примеси.

Преимуществами "чистого угля" являются сниже­ние выбросов SO2 и твердых частиц при сжигании, а также повышение теплотворной способности по сравнению с исходным углем. В некоторых случаях в брикеты вводят специальные химические добавки, снижающие выход смол, сажи, серы и дру­гих вредных продуктов при сжигании.

 

БУ+01.н NaOH → ГК-COONa + ГМК-COONa  + ФК-СOONa+ Нерастворимый остаток (Гумин)

где БУ – уголь, со­держащий гуминовые вещества, ГК – радикал гуми­новой кислоты, ФК – фульвокислоты, ГМК – гиматомелановой кислоты (гиматомелановая кислота)

Гуматы извлекались из дробленого угля с помощью 1% раствора щелочи. Брикетируемый уголь смачивался гуматами и брикетировался ручным прессом при давлении 70-100 кг/кв.см. Гуматы при высыхании на поверхности уголь­ных частиц образуют прочную связь. Такой способ можно применить и для брикетирова­ния углей Солтонского месторождения.

Из одной тонны бурого угля можно извлечь около 300 кг гуматов. Энергетической ценности гуматы не имеют, но представляют хорошее органическое удобрение, составляют основу черноземов. При содержании около 3% почва становится рыхлой, плодоро­дной. Гуматы Солтонского месторождения легко извлекаются из угля и могут перевози­ться на поля в жидком виде. Гуматы увеличивают водоудерживающую способность почвы, улучшают дренаж, усиливают аэрацию почвы, создают благоприятное сочетание микроорганизмов в почве, улучшают минерального питание растений. Гуматы превращают непродуктивные глинистые почвы в более плодородные. Количество гуматов Солтонского месторождения может обеспечить плодородие земель многих районов Алтайского края и Новосибирской области.

Твердые про­дукты пиролиза бурого угля имеют более широкое применение в качестве облагороженного энергети­ческого топлива, брикетированного топлива ком­мунально-бытового назначения, восстановителей в цветной и черной металлургии, компонентов ших­ты при получении металлургического кокса, а так­же углеродных сорбентов. Бурые угли Солтонского месторождения после термического разложения и продув­ки паром имеют высокую внутреннюю поверхность, достигающую 500-1000 м2/г, т.е. получается активированный уголь. По данным Энергетического НИИ АН, такой уголь, установленный за котлом в виде слоя, улавливает до 98% окислов азота и при этом не тре­буется регенерация слоя д.к. азот окислов переходит в нейтральный азот.

Таким образом, эффективность освоения Солтонского месторождения бурых углей значительно повышается при комплексном их использовании.

Следует отметить, что, по оценкам геологической разведывательной группы, запасы угля в Солтонском разрезе - 100 млн. тонн. Специалисты ГУЭИ полагают, что только на начальном этапе разработки месторождения необходимо затратить 15 млн рублей, в то время как для освоения разреза в полном объеме потребуется 150 млн рублей.

В статье сознательно представлены лишь те возможности использования углей данного месторождения, которые наиболее глубоко рассмотрены авторами, а также представляются  приоритетными, требующими наименьших затрат времени и капитала по внедрению в народное хозяйство.

Автор: Голубев В.А., Жуков Е.Б., Симанов В.И.
  
Разработка компании Айкон