/Rusmet.ru, Владимир Отрощенко/ Украинские заводы и шахты сегодня или стоят, или же трудятся в половину а то и в треть своих сил, но масса отходов все растет! Как заявил днепропетровский губернатор Виктор Бондарь, в одном только Днепродзержинске, где населения около 250 тыс. человек, набралось 75 млн. т твердых промышленных и бытовых отходов. А еще рядом Донбасс с угольными терриконами, Кривой Рог, Желтые Воды… Куда же всю эту массу девать, а лучше – как использовать ее с пользой? Свое решение предлагает профессор НГУ, автор новых технологий по энергосбережению типа ХОТ, лауреат Госпремии Украины-98 Владимир Ильич Бондаренко.
Энергия из отвалов
– Владимир Ильич, энергоэффективность – острейшая проблема для Украины. В НГУ недавно создана технология производства твердого органического топлива из отходов угледобывающих и сельскохозяйственных предприятий. Насколько реально ее внедрение? Каким может быть экономический эффект?
– В рамках Программы научно-технического развития Донецкой области на период до 2020 года совместно с ОАО «Донецкоблэнерго» и местным филиалом ГП «Укрэнергоуголь» в НГУ, на кафедрах ПРМ и КОПИ, создана инновационная технология адгезионно-химического окускования (АХО) бурого угля, торфа, угольных шламов и других материалов органического происхождения и отходов или их комбинации. Созданы промустановки, реализующие технологию холодного окускования топлива – ХОТ-3 и ХОТ-31м. Вообще, аббревиатура ХОТ – это Хорошая Обработка Топлива.
Первая модель вертикальной компоновки ХОТ-3 включает последовательно установленные три ступени. На каждой ступени происходят раздавливание комков слежавшегося каменноугольного шлама, бурого угля, торфа и других компонентов шихты, необходимой для производства композиционного топлива, и их перемешивание, в том числе и с добавками. Обработанная таким образом энергошихта поэтапно продавливается через фильеры с круглыми отверстиями, в результате чего она приобретает все большую пластичность и однородность. А в модернизированном агрегате ХОТ-31м происходит тот же трехступенчатый цикл, но при этом все реализуется в одном корпусе.
– Угольные брикеты из отходов углепрома и коксохимии – это хорошо забытое старое или новый уровень экологических технологий?
– Вы, видимо, имеете в виду буроугольные брикеты? Но добыча бурого угля в Украине фактически приказала долго жить, как ни странно и не прискорбно. Вот в ФРГ его добывают около 200 млн. т в год, топят им, перерабатывают в химикаты почти безотходно – и имеют неплохую альтернативу российскому газу. То же самое делается и в Польше.
А в Украине брикетирование каменноугольной мелочи и антрацитовых штыбов дает возможность расширить ресурсы сортового топлива. Брикеты являются высококалорийным и удобным в обращении топливом, находят применение в быту, сокращают затраты на перевозки топлива. В последнее время прессование углей в брикеты начинает приобретать большое значение в связи с развитием производства искусственного бытового топлива.
Большинство из известных способов получения искусственного топлива основано на его предварительном брикетировании с последующей термической обработкой «энергокирпичей». Традиционные технологии обычного брикетирования дороги и энергоемки: необходимо создание давления в 10-50 МПа при использовании связующих веществ и 50-100 МПа без связующих, а также температура в пределах 90-100˚С. Наши НИР показывали, что необходим новый подход в вопросе переработки угольных шламов и штыбов. Предложенная в Днепропетровске технология основана на принципах холодного окускования твердого топлива и уменьшает затраты при производстве.
Сущность АХО состоит в том, что при перемешивании и перетирании углистых и глинистых частиц растет электрозаряженность данного материала. Это объясняется повышением удельной поверхности частиц, несущих электрические заряды. Экспериментально установлено, что электрокинетический потенциал на поверхности частиц увеличивается в 2-2,5 раза, и это ведет к увеличению прочности и улучшению структурообразования полученного топлива. Механизм окускования состоит из следующих процессов: перетирание и уплотнение шламов внутри установки, вызывающее сжатие материала между частицами, затем уплотняются и деформируются сами частицы, при этом, между ними возникает молекулярное сцепление. В результате происходит переход упругих деформаций частиц в пластические, благодаря чему структура получаемых цилиндров – брикетов упрочняется и сохраняется их заданная форма.
Готовый продукт имеет вид цилиндрических стержней диаметром 18-
В связи с тем, что угли различных месторождений могут значительно отличаться по качественно-количественным параметрам и составу компонентов для эффективной работы установок типа ХОТ необходима настройка технологии под каждый конкретный вид сырья. При этом определяются оптимальные режимы работы, потребность и состав связующего материала, режимы сушки и хранения.
В целом, окускованное топливо обладает высокими теплоэнергетическими и физико-механическими свойствами, в частности, достаточной механической прочностью, водостойкостью, термостойкостью. Слой такого топлива при сжигании имеет хорошую газопроницаемость, что обеспечивает полную степень сгорания даже при относительно высокой зольности. Топливо при переработке отходов с применением нашего «ноу-хау» обладает достаточной прочностью и теплотворностью в зависимости от физико-механических и физико-химических свойств исходного материала.
– Насколько широки перспективы новой технологии?
– Только в одной Днепропетровской области в отвалах собрано более 65 млн. т доменных, сталеплавильных и ферросплавных шлаков, а общая площадь их залегания-захоронения составляет более
Безусловно, по своим теплоэнергетическим параметрам «угольные отвалы» в своем техногенном вторичном виде не могут быть полноценной заменой того же энергетического или бурого угля, но почти равны торфу. При этом, технология окускования угольных и торфяных отходов отличается очень малой энергоемкостью. Для получения тонны готовой продукции с учетом сушки расходуется до 35 кВт/час.
Готовое топливо, произведенное на установке ХОТ-31м, даже при использовании высокозольных каменноугольных шламов, имеет теплотворную способность не менее 3500 ккал\кг, а при окусковании низкозольного бурого угля из того же украинского сырья может достигать не менее 4500 ккал\кг. При брикетировании же антрацитовых шламов и штыбов новое топливо энергоемко в размере до 6000 ккал\кг. По мнению моих коллег из НГУ, ДГТУ и НАНУ, десятков миллионов тонн угольных, коксохимических и прочих горючих отвалов вполне бы хватило на несколько десятков лет, чтобы сполна обеспечить жителей страны значительно более дешевым «социальным бытовым топливом.
– Где уже воплощаются в реальный металл «ноу-хау» ХОТ?
– В настоящее время по технологии НГУ изготовлено и успешно эксплуатируются 11 установок ХОТ-3. Они успешно работают в Макеевке, Луганске, Донецке, в Днепропетровске и в Александрии. Такая же установка вот уже несколько лет на Мироновской ТЭЦ в Донецкой области, где она изготавливает топливные стержни.
География поставок комплексов для изготовления топливных стержней из отходов может охватить всю Украину: от Львовско-Волынского бассейна до Приднепровья и Донбасса. Могут они представлять интерес и для ближайших соседей: Польши, России, Румынии, даже для Китая, где уголь очень широко используется для бытовых нужд. Мощности машиностроительных заводов Юго-Востока Украины и Донбасса вполне могут обеспечить выпуск достаточного количества установок ХОТ как со стандартной, так и с повышенной производительностью. В НГУ уже пришли заявки на поставку наших новых машин от «УкрЭнергоЧермета» (Киев), «Укрторфа» и «Житомирторфа». Интерес к поставке агрегатов проявила компания ДТЭК, которая работает на энергетических углях Западного Донбасса.