ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Кавитационное водоугольное топливо (КаВУТ), технология приготовления и технологическая линия для его осуществления». Топливо ХХI века.

Рекомендуемая область пременения

ТЭК, теплоэнергетика, ЖКХ, угледобывающая промышленность.
Получение КаВУТ:
обладающего повышенной стабильностью и отсутствием расслоения, без каких-либо стабилизирующих добавок;
повышенной степенью использования углерода топливо (степень выгорания до 99%);
обеспечивающее двух и более кратное снижение в дымовых газах оксидов азота.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – разработка современных, высокоэффективных и экологически чистых технологий приготовления КаВУТ из углей и отходов углеобогащения (отсевы, шлаки, кеки, микроника после гидродобычи и т.д.)

Уголь всегда был, и сейчас остается самым привычным и сравнительно легко доступным природным топливом. Даже если отказаться от использования всех других ныне известных источников энергии, человечество сможет еще не одну сотню лет черпать ее из горных запасов угля. Но самые щедрые дары надо расходовать экономно. Вот почему специалисты многих стран ищут наиболее рациональные методы энергетического  использования топлива.

Между тем качество добываемого угля со временем стало ухудшаться. Если в 20-е годы специалисты критиковали донецкий антрацит за  высокую зольность» (5%, в сравнении с уэльским – 3%) и «низкую теплоту сгорания» (7500 ккал/кг по сравнению с 8000 ккал/кг лучших английских углей), то сейчас многие шахты и разрезы выдают энергетикам угли теплотворностью 5-5,5 тыс. ккал/кг с зольностью до 40%.

Причина состоит в том, что доступные и хорошие месторождения в основном выбраны, теперь добывают не уголь, а «горную массу» со средней калорийностью 2,5-4 тыс.ккал/кг, сортируя ее потом на обогатительных фабриках. Пошли в ход тонкие, неудобные для добычи пласты, увеличивается доля примеси породы. Чтобы поднять качество угля, строят все больше обогатительных фабрик. Производство это накладное, технологически грязное, вредное для окружающей среды из-за разрастающихся шламо- отстойников и терриконов.

До настоящего времени пароугольные тепловые электростанции являются составной частью так называемого «угольного тракта». Под этим термином понимается технологическая цепочка, начинающаяся в шахтах или открытых карьерах и заканчивается у бункеров со шлаком, в золотоотвалах и срезов дымовых труб. Кроме того, на самой ТЭЦ можно выделить еще пять узлов, непосредственно связанных с углем.

Это склад, куда уголь выгружается из железнодорожных полувагонов, система подачи топлива (бункер, транспортер, магнитный сепаратор) система пылеприготовления и хранения угольной пыли (дробилки, бункера, механизмы подачи и сушки пыли), система подачи угольной пыли в котлы, механизмы удаляющие и фильтрующие дымовые газы.

Такое хозяйство весьма громоздко, архаично и доставляет немало хлопот обслуживающему персоналу.

Изменить технологию подготовки и сжигания угля в топках ТЭЦ, исключить механический недожег, снизить содержание вредных веществ в уходящих газах, улучшить условия труда обслуживающего ТЭЦ персонала, включить в состав топлива кеки, шламы, отсевы, под этими задачами работают многие научные коллективы в России и за рубежом.

Одной из технологий отвечающих названным требованиям является технология приготовления водоугольного топлива.

В настоящее время разработано и испытано несколько технологий приготовления водоугольных суспензий, которые базируются на традиционных технологиях тонкодисперсного измельчения углей, смешивания их с водой, различными пластификаторами и стабилизаторами, но самой революционной является технология кавитационного приготовления водоугольного топлива, разработанная авторским коллективом (Петраков А.Д., Радченко С.М., Яковлев О.П. патент России № 2249029 от 27.03.2005г. Международная заявка WО 2005/007782А1 от 27.01.2005г.).

Созданное названными авторами топливо, является топливом нового поколения, искусственным видом композиционного топлива из угля и воды без участия каких-либо пластификаторов. В основе процесса его приготовления лежат: Кавитационное измельчение угля в водной среде; кавитационная деструкция молекул угля; кавитационная активация частиц угля; кавитационная гомогенизация; гидрокрекинг и т.д., в процессе протекания которых нарушается структура угля как природной «горной» массы. Уголь распадается на отдельные органические составляющие, но уже с активной поверхностью частиц и большим количеством свободных органических радикалов.

Исходная вода  также претерпевает ряд превращений, в результате кавитационного воздействия образуется четыре главных продукта: атомарный водород Н; гидроксильный радикал-ОН^•; перекись водорода Н₂О; и вода в возбужденном состоянии Н₂О, химическая активность которых способствует образованию активной дисперсной среды, насыщенной компонентами тонкого и катионного вида.

Угольные частицы, в результате кавитационного измельчения имеют размер менее 71 мкм 60-70%, остальное 71-250 мкм, а массовая доля угля в составе КаВУТ 62,0-70,0%.

Полученное таким образом водоугольное топливо (КаВУТ) стабильно на протяжении многих месяцев (8-24), пластично без применения каких-либо присадок. Содержание твердого при повторности обогащения может быть доведено до 80%.

Но такое топливо через 2-3 суток становится очень вязким, поэтому повышение доли твердого в составе топлива необходимо проводить перед сжиганием.

КаВУТ обладает большой реакционной способностью по сравнению с исходным топливом, меньшей температурой в ядре факела (1200⁰С); высокой степенью выгорания (до 99%). Дисперсная среда, выполняя роль промежуточного окисления, практически на всех основных стадиях горения топлива активируется поверхность частиц твердой фазы. Поэтому воспламенение  распыленных капель начинается не с воспламенения летучих паров, а с гетерогенной реакции на их поверхности, в том числе и с водяным паром. Активация поверхностных частиц капель приводит к снижению температуры воспламенения КаВУТ по сравнению с воспламенением угольной пыли:

для топлив из антрацита – в 2 раза;

для топлив из угля марок Г и Д – в 1,5-1,8 раза;

для топлив из бурых углей – снижается до 300-325⁰С.

Воспламенение КаВУТ при правильной организации процесса горения начинается сразу же после распыления, на «срезе форсунки», топливо устойчиво горит, не нуждаясь в подсветке.

Важной особенностью водоугольного топлива КаВУТ является отсутствие в его составе каких либо эмульгаторов и пластификаторов, обычно содержащих в своем составе окислы или соли щелочных металлов.

Содержание в исходном угле окислов и солей щелочных металлов не превышает 1% и не влияет на плавкость золы. Увеличение содержания щелочных элементов выше 3% приводит к понижению температуры плавления золы, а в итоге к шлакованию  холодных воронок топочных экранов и ширм пароперегревателей.

Еще одним важнейшим достоинством водоугольного топлива КаВУТ, является восстановление всех реологических свойств, после высыхания, брикетирования и т.д. простым погружением или заливкой водой без какого-либо размалывания или перемешивания.

КаВУТ легко перекачивается по трубопроводам, может транспортироваться в наливных емкостях автомобильным, железнодорожным или иным транспортом.

Оптимальным представляется размещение узлов приготовления КаВУТ при углеобогатительных фабриках, шламонакопителях в местах разгрузки исходного топлива угольных ТЭЦ или топливоснабжающих  организаций.

Использовать КаВУТ можно в качестве основного  топлива в паровых и водогрейных котлах, в различных обжиговых печах, а также как готовую исходную смесь для получения синтез-газа, а в дальнейшем и синтетических моторных топлив.

КаВУТ – безотходное топливо.  В случае большого содержания в исходном топливе минеральных веществ, которые после почти полного выгорания углерода (9950 превращаются в золу – уноса. Пылевидные частицы, выделенные из уходящих газов, являются ценными добавками к бетонам, так как зола – унос сочетает в себе достоинства инертных тонкомолотых добавок (малая водопотребность и усадка бетона и низкая экзотермия) и активных минеральных добавок (наличие гидравлической активности, приводящей со временем к существенному повышению качества бетона).

Если учесть, что высокомарочные цементы содержат в составе порошка зерна следующих размеров:

зерна менее 5 мкм – не более 20%

зерна от 5 до 20 мкм – 40-45%

зерна от 20 до 40 мкм – 20-25%

крупнее 40 мкм – 15-20%

то обеспечить кавитационный домол золы – уноса до названных размеров задача легко осуществимая.

В случае большого содержания в исходном топливе минеральных веществ, которые после почти полного выгорания углерода и выделения золы из уходящих газов в виде полых аглоноритовых шариков, которые могут утилизироваться в цементной или строительной отрасли.

Возможность отказа от систем подачи топлива и систем пылеприготовления, хранения и подачи угольной пыли, что отразится на упрощении компоновочных решений ТЭС, снижения стоимости их строительства за счет отказа от дорогих традиционных топливоподач с бункерными этажерками и мельничными системами в главных корпусах, снижении эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт систем топливоподачи и пылеприготовления, улучшения санитарно-гигиенических условий производства и значительного снижения уровня взрывопожарности объектов электростанции или котельной.

При централизованной схеме приготовления КаВУТ (с размещением установок при обогатительных фабриках) из состава сооружений ТЭС исключаются узлы разгрузки угля и угольные склады, вместо которых предусматриваются резервуары соответствующей емкости.

Отпадает необходимость в трудоемком уходе за бурыми углями, которые находясь в буртах и терриконах самовозгораются и требуют изоляции от кислорода воздуха слоем глины, а переработанные в КаВУТ могут безопасно и надежно хранится 1,5-2 года в емкостях.

Технология приготовления экологически чистого топлива КаВУТ из бурых углей предусматривает получение из них других товарных продуктов, например гуминовых удобрений, гуминовых стимуляторов роста растений, горного воска и др.

Технологический процесс приготовления КаВУТ характеризуется низкими удельными энергозатратами (до 30 квт.ч/тн), низкими показателями уноса металла с рабочих органов кавитаторов (менее 50?90 г/тн) против 400?1600 г/т при традиционных схемах помола угля, простой в эксплуатации, обслуживании и ремонте.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время в ТЭК, теплоэнергетике и ЖКХ применяются три основных вида топлива: мазут, газ и уголь.

а) Мазут, являясь высококалорийным топливом, приносит не мало хлопот его потребителям, кроме необходимости его разогрева на всем протяжении от вагона до топливной форсунки, требуются повышенные меры экологической и пожарной безопасности. Основным же препятствием дальнейшего использования мазута как топлива является его непомерная цена – более 7800 руб/т.

б) Газ, являясь высокотехнологичным и калорийным топливом, требует больших капитальных затрат на прокладку трубопроводов, оборудования котлов, высококвалифицированного персонала, также требует повышенных мер по экологической и взрывопожарной безопасности, цена

в) Уголь, являясь более дешевым топливом, также требует больших затрат при традиционной технологии углеподготовки и сжигания, а именно:

- доставленный на ТЭЦ влажный уголь подвергают сушке, тонкодисперсному размолу, хранение угольной пыли осуществляется также при повышенных температурах, а поданная в топку угольная пыль по различным причинам не полностью сгорает;

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание простого эффективного и энергоэкономного способа приготовления кавитационного водоугольного топлива из углей, отсевов и отходов углеобогащения (шламы, кеки, промпродукты), обладающего стабильными свойствами, высокой степенью выгорания углерода, экологической чистотой, низкой себестоимостью, без применения каких-либо стабилизаторов, пластификаторов и т.д.

Поставленная задача достигается тем, что в заявленном способе Кавитационное водоугольное топливо (КаВУТ) получают в последовательном непрерывном процессе, включающем измельчение доставленного со склада сухого угля в молотковой дробилке до фракции 0-10 мм, перемешивание твердой топливной составляющей (60-75%) фракции 0-10 мм, либо перемешивание сухих отсевов или отходов мокрого углеобогащения (шламы, кеки, промпродукты) в смесителе с водой, прошедшей кавитационную обработку, направлением смеси в кавитационный диспергатор крупного помола.

После кавитационной обработки в диспергаторе крупного помола полученная суспензия направляется в смеситель, а затем в диспергатор тонкого помола. Из кавитационного диспергатора тонкого помола водоугольная суспензия направляется в еще один диспергатор тонкого помола, а по завершении обработки направляется в зумпф, из которого кавитационным насосом перекачивается в накопительную емкость для хранения и подачи в топки котлов.

Вода из хозяйственно – питьевого водопровода или иных природных источников поступает в емкость, а затем направляется в кавитационный диспергатор – эмульгатор, в котором в результате воздействия высоких температур и давлений происходит ее диссоциация по схеме:

Н₂О > Н^- + ОН^- + е^-

В результате, выходя через свободную поверхность, ионы Н^- покидают воду, а гидроксильные группы ОН^- накапливаются, повышая  щелочные свойства воды до РН = 8,5 – 9,0.

Сущность кавитационного воздействия на воду и твердую составляющую топлива заключается в следующем.

Кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости. Причиной ее возникновения служит кипение жидкости при нормальной температуре и низком давлении. Появлению кавитации также способствует растворенный в воде воздух, который выделяется при уменьшении давления.

При схлопывании кавитационного пузырька, внутри него возникают высокие давления и температуры. Установлено, что в материале вблизи схлопывающегося пузырька температура повышается на 500-800⁰С, а внутри на порядок выше. Схлопывание пузырька происходит в течении милли или даже микросекунд, а возникающие ударные волны могут привести к высоким перепадам давления (до 4000 атм) в окружающей пузырек жидкости. Высокие температуры и давления, сопровождающие кавитацию в воде, приводят к образованию свободных радикалов: Н^-, ОН^-, НО₂^-, а также конечных продуктов их рекомбинации Н₂О₂,.

Согласно полученным в ходе экспериментов данным в результате пульсации и схлопывания одного кавитационного пузырька образуется приблизительно 3 • 10⁸  пар радикалов, главным образом ОН^- и  НО₂^- и молекул Н₂О₂.

После непродолжительного кавитационного воздействия с высокой плотностью кавитации РН воды возрастает до 8,5-9,0 за счет накопления гидроксильных групп ОН^- и выхода через свободную поверхность или присоединения к органическим радикалам Н⁺.

После подачи углей, отсевов, шламов, кеков или промпродуктов в виде породы отсадки в смеситель и перемешивания твердой составляющей (60 ? 75%) с прошедшей кавитационную обработку водой и дальнейшего направления смеси в кавитационный диспергатор крупного помола, а затем последовательно в диспергаторы тонкого помола, в которых в процессе кавитационного измельчения и деструкции частиц угля на фоне высокого РН = 8,5-9,0 происходит выделение гуминовых кислот и образование гуматов.

Гуминовые кислоты и гуматы являются хорошими комплексообразователями, а наличие хелатных форм большинства органических соединений обеспечивают заданные свойства получаемой водоугольной суспензии, приобретающей желеобразное состояние, устойчивость против расслоения в течение длительного времени.

В отличие от обычно присущей углю, вне зависимости от способа его измельчения, гидрофобности, требующей для обеспечения устойчивости водоугольной суспензии (ВУС) введения в нее поверхностно-активных и других стабилизирующих добавок, Кавитационное водоугольное топливо (КаВУТ) из какого бы сырья не было приготовлено, стабильно на протяжении многих месяцев и пластично без каких-либо присадок при достигнутом содержании твердого от 60 до 75%.

Даже частично обезвоженное КаВУТ обладает ярко выраженной тиксотропностью, что гарантирует, при применении вибрационных технологий, надежную выгрузку концентрированного топлива из транспортных емкостей и ее подачу по трубопроводам.

Как частично обезвоженное, так и полностью высушенное КаВУТ переходит при добавлении воды, в количестве,  превышающем ее содержание в исходном кавитационно-приготовленном топливе, в состояние устойчивой суспензии без механического побуждения.

Экологические аспекты приготовления и сжигания кавитационного водоугольного топлива таковы, что отходы обогащения угля кеки, шламы, промпродукты и высокозольная микроника с зольностью 30-60%, направляемые в отвал могут служить компонентами КаВУТ.

Технология приготовления КаВУТ позволяет использовать не только образуемые обогатительными фабриками отходы, но и вовлечь отходы, находящиеся в шламоотстойниках и терриконах.

Горение КаВУТ протекает по механизму, достаточно хорошо изученному при исследованиях ВУС, и характеризуется за счет повышенного содержания в зоне реагирования газифицирующего агента (водяных паров), при несколько сниженной температуре горения, соответствующим смещением соотношения интенсивности множества одновременно протекающих ценных реакций горения в зону газификационно - восстановительных процессов, что, в свою очередь, приводит к более глубокому внутридиффузионному проникновению реагирующих газов в объем отдельных частиц и их конгломератов, обеспечивающему, одновременно с высокой степенью использования топлива (до 99%), существенное (2 ? 5 кратное) снижение генерации оксидов азота.

Кавитационное водоугольное топливо пригодно для прямого сжигания в котлах распылением форсунками, сжигания в котлах с циркулирующим кипящим слоем, в каталитических теплофикационных установках, распылением над слоем угля и т.д. при температурах в топке от 710 ? 750⁰С до 1050 ? 1300⁰С и обжиговых печах при температуре до 1500⁰С.

КаВУТ позволяет безотходно использовать высокозольные угли и отходы  углеобогащения, ведь само слово «высокозольный» подразумевает большое количество отходов. Золы в таком топливе много (зольность до 80%), однако пройдя кавитационную обработку в процессе  приготовления и термическую в процессе сжигания КаВУТ, зола приобретает ряд новых свойств. Прежде всего, она мягкая, порошкообразная, не спекается и не оседает на пучках труб в котлах. Уловленная фильтрами из дымовых газов такая зола  может применяться: в строительстве для замены части цемента при приготовлении растворов и бетонов; в угледобывающей промышленности для рекультивации земель. Такая зола легко насыщается влагой, приобретает структурность  и уже через год становится плодородной.

Осуществляется заявляемый способ  следующим образом:

линия кавитационного приготовления щелочной (РН 8,5-9,0) воды включает следующие операции: в емкость для хранения набирается вода из хозяйственно – питьевых промышленных или природных источников, кавитационный диспергатор – эмульгатор закачивает и после кавитационного воздействия на нее возвращает в названную емкость, до повышения РН до 8,5-9,0. После приобретения водой необходимой щелочности, она через объемный дозатор направляется через приемный бункер в смеситель, а затем в кавитатор крупного помола.

уголь или сухой отсев, прошедший на складе измельчение до фракции 0-10 мм, ленточным или иным конвейером направляется в приемный бункер, а затем в смеситель, где перемешивается с водой, образуя водоугольную смесь.

кеки, шламы, промпродукты, высокозольная угольная микроника из приемного бункера винтовым конвейером подаются в смеситель, где также перемешиваясь с водой образуют водоугольную смесь.

Полученная водоугольная смесь из смесителя направляется в кавитационный диспергатор крупного помола, в котором происходит измельчение, гомогенизация, деструкция твердой составляющей топлива, выделение гуминовых кислот и образование солей гуматов и т.д.

Далее водоугольная суспензия направляется в следующий смеситель, а затем  в диспергатор тонкого помола, где происходит дальнейшее измельчение, гомогенизация, деструкция твердой составляющей, разогрев, выделение гуминовых кислот и образование гуматов, выходя из которого суспензия направляется в приемную емкость диспергатора тонкого помола первой ступени.

После обработки в кавитационном диспергаторе тонкого помола третьей ступени тонкоизмельченная гомогенная и начинающая «загустевать» водоугольная суспензия направляется в приемную емкость, а затем и в кавитационный диспергатор тонкого помола четвертой ступени, в которой происходит завершение всех технологических операций измельчения, гомогенизации, разогрева, выделения гуминовых кислот и гуматов, и направления в емкость для хранения.

Технологическая линия для осуществления способа приготовления кавитационного водоугольного топлива (КаВУТ) работает следующим образом:

а) Линия кавитационного приготовления щелочной воды  (РН 8,5-9,0), включающая емкость для хранения воды – 3 (фиг.-1), кавитационый диспергатор - эмульгатор – 4, объемный дозатор воды – 2.

Вода, поступившая в емкость хранения – 3 из хозяйственно-питьевого, промышленного водопровода или из природных источников, направляется в кавитационный диспергатор – эмульгатор – 4, а из него обратно в емкость – 3. Обработка воды продолжается  до повышения РН до 8,5-9,0. Щелочная вода из емкости для хранения – 3, через объемный дозатор – 2 направляется в смеситель первой  ступени – 10.

б) Линия подачи сухого угля, отсевов и т.д., включающая элеватор – 1 и приемный бункер – 5, работает следующим образом. Предварительно измельченный уголь до фракции (0-10 мм), отсевы угля после сухого обогащения автомобильным или иным транспортом подаются в приемное устройство элеватора – 1, который загружает измельченный уголь в приемный бункер – 5. Из приемного бункера – 5 уголь или отсев направляется в смеситель первой ступени – 10.

в) Кеки, шламы, промпродукты, высокозольная угольная микроника и другие отходы гидродобычи или мокрого углеобогащения автомобильным или иным транспортом доставляются в приемный  бункер для шламов, кеков и т.д. – 7, из которого  винтовым конвейером направляются в приемный  бункер – 5, а затем в смеситель первой ступени – 10.

Щелочная вода, поступившая из объемного дозатора – 2 в смеситель первой ступени – 10, направляется в диспергатор крупного помола – 11, из которого возвращается в смеситель – 10. После того как вода начнет устойчиво возвращаться в смеситель – 10, в него подают сухой уголь, отсев или мокрые шламы, кеки, промпродукты. Турбина смесителя – 10 активно перемешивает поступающее твердое топливо с водой, образуя водоугольную смесь, и поддерживает твердые составляющие топлива во взвешенном  состоянии.

Водоугольная смесь из смесителя – 10 направляется в кавитационный диспергатор крупного помола – 11, из которого полученная суспензия либо возвращается в смеситель – 10, либо в смеситель второй ступени – 12.

Из смесителя второй ступени -12 водоугольная суспензия направляется в кавитационный диспергатор тонкого помола второй ступени – 13. После кавитационного воздействия водоугольная суспензия либо возвращается в смеситель – 12, либо направляется в приемную емкость третьей ступени – 8.

Из приемной емкости – 8 водоугольная суспензия закачивается кавитационным диспергатором тонкого помола – 14 и после кавитационного воздействия, либо возвращается в емкость – 8, либо направляется в приемную емкость четвертой ступени – 9.

Из приемной емкости четвертой ступени – 9 водоугольная суспензия направляется в кавитационный диспергатор тонкого помола – 15, из которого после кавитационного воздействия либо возвращается в емкость 9 на повторную доработку, либо направляется в емкость для хранения КаВУТ – 17.

Из емкости для хранения КаВУТ – 17, кавитационным насосом – 16 топливо либо подается потребителям, либо возвращается в емкость – 17 для поддержания реологических свойств.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Перевод мазутных котлов на кавитационное водоугольное топливо, которого потребуется, в зависимости от калорийности угля, в 2-2,5 раза больше при стоимости мазута 7800 руб., а угля 700-800 руб., даст экономию при замене 1 тн мазута 5-6 тыс. рублей.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Запасы отходов углеобогащения, накопленные за предыдущие годы в количестве до 70 млн. тонн и ежегодно пополняемые на 3,0 млн. тонн от обогатительных фабрик могут быть вовлечены в процессы выработки тепловой и электрической энергии, снизив экологическую нагрузку шахт, угольных разрезов и обогатительных фабрик от дымящих терриконов и расширяющихся шламоотстойников.

Расчеты технико-экономических показателей и экономической целесообразности использования КАВУТ.

Приведенные показатели  эффективности  использования КАВУТ на вновь строящихся угольных ТЭС.

1. Снижение капвложений на 1 кВт. установленной мощности:

- для крупных ТЭС (свыше 100 МВт.) -  2,85 тыс.руб/кВт – 4,64 тыс.руб/кВт

                                                                    4,2%-6,8%

- для малых ТЭС (до 100 МВт)              -  2,4 тыс.руб/кВт – 5,0 тыс.руб/кВт

                                                                     5,0%-10,4%

2. Снижение себестоимости вырабатываемой продукции:

электроэнергии:

- для крупных ТЭС                              -  11,8 коп/кВт.ч – 14,9 коп/кВт.ч

                                                                     26%-33%

- для малых ТЭС                                  -   7,91 коп/кВт.ч. – 11,61 коп/кВт.ч

                                                                     23,7%-34,8%

тепла:

- для крупных ТЭЦ (свыше 600 Гкал/час) -  89 руб/Гкал   -    94 руб/Гкал

                                                                                25%-27%

- для малых ТЭЦ (до 600 Гкал/час)               -  53,8 руб/Гкал - 77 руб/Гкал

                                                                                25,1%-35,9%

При ожидаемых количествах отходов от процесса обогащения углей Кузбасса, используемых для приготовления КАВУТ до  3,0 млн.тонн в год, выработанная на этом количестве КАВУТ энергия (электрическая и тепловая в комбинированном режиме на новых крупных и малых ТЭЦ) в количествах до 4 млрд. кВт.ч электроэнергии и до 5,5 млн. Гкал тепловой энергии в год даст дополнительную прибыль энергопроизводителям в 400 млн. рублей за электроэнергию и 440 млн. рублей за тепло за каждый год работы, при экономии затрат на строительство новых ТЭЦ, сжигающих это топливо, до 2,5 млрд. рублей.

Объемы выработки энергии тепловыми электростанциями, сжигающими КАВУТ

От обогатительных фабрик Кузбасса при достигнутых на 2005 год объемах переработки угля по принятым технологиям обогащения можно получить    исходного сырья для приготовления не менее 3,0 млн. тонн в год КАВУТ зольностью до 30% и влажностью до 35%.

На этом топливе могут работать одна или несколько ТЭЦ, общей электрической мощностью до 800 МВт. и до 2000 Гкал/час тепловой, с годовой выработкой 4,0 млрд.кВт.ч. электроэнергии и 5,5 млн.Гкал. тепла на отопление и ГВС.

Определение ориентировочных показателей экономической эффективности использования КАВУТ  на новых малых ТЭЦ

(до 100 МВт).

Аналог: Паротурбинная ТЭЦ в г. Березовский Кемеровской обл (проект).

Мощность:

электрическая                       -  25 МВт.

тепловая                                -  120 Гкал/час.

Выработка (отпуск) в год:

электроэнергии                    -  172,8 млн.кВт.ч.

тепла                                      -  393,0 тыс. Гкал.

Капиталовложения (без НДС)  - 1205,04 млн.руб.

Удельные капвложения             - 48,2 тыс.руб./кВт.

Себестоимость:

электроэнергии                    -  33,41 коп/кВт.ч.

тепла                                      -  214,3 руб/Гкал.

При принятии решения об использовании на ТЭЦ в качестве топлива КАВУТ вместо угля в расчетах экономической эффективности  стоимость КАВУТ, приготавливаемого из отходов процесса обогащения угля, принималась по 309, 34 руб/тут против 587,5 руб/тут для угля марки СС.

Кроме того, учитывалось снижение стоимости строительства электростанции за счет отказа от сооружения ряда объектов топливоподачи и сокращения объемов строительства по главному корпусу и это уменьшение разнится по вариантам:

Аналог: Новосибирская ТЭЦ-6.

Мощность

электрическая                       -                      740 МВт.

тепловая                                -                      1970 Гкал/час.

Выработка (отпуск) в год

эл.энергии                             -                      3,89 млрд.кВт.ч

тепла                                      -                      5.2  млн.Гкал

Капиталовложения                          -          50370 млн.руб.

(в ценах на 01.01.05 г. без НДС)     -         

Удельные капвложения                  -         68,1 тыс.руб/кВт

Себестоимость продукции:

эл.энергии                             -                      45,3 коп/кВт.ч

тепла                                      -                      348,0 руб/Гкал

Приведенные показатели себестоимости продукции ТЭЦ, рассчитанные при использовании в качестве топлива бурого угля Березовского месторождения, включают затраты на его перевозку, что составляет всего 720 руб/тут.

При определении показателей себестоимости продукции ТЭЦ, работающей на КАВУТ, в стоимость нового топлива включается также затраты на его транспортировку и общая стоимость КАВУТ при этом достигнет 430 руб/тут.

Кроме того, учитывалось снижение стоимости строительства  электростанции за счет отказа от сооружения ряда объектов топливоподачи и сокращения объемов строительства по главному корпусу, что составит, по вариантам:

                   а                                                                б

Получение готового КАВУТ                         Приготовление КАВУТ на ТЭЦ

Снижение стоимости строительства:

Перевод на использование КАВУТ действующих угольных ТЭЦ.

Ориентировочные технико-экономические показатели.

                                   а                                                                     б

Поставка готового КАВУТ                         Приготовление КАВУТ на ТЭЦ

 Снижение стоимости строительства.

                                   нет                                                                 нет

Дополнительные затраты.

            При использовании всего КАВУТ на существующих крупных ТЭЦ затраты на реконструкцию составят:

880 – 1100 млн.руб.                                                 1000 – 2650 млн.руб.

Сроки окупаемости перевода ТЭЦ на КАВУТ:

1,05 – 1,3 года                                                          1,2 – 3,2 года

Снижение уровня пожаровзрывоопасности электростанции, улучшение санитарно-гигиенических условий эксплуатации топливного хозяйства, улучшение экологических показателей работы предприятия в данном расчете не учтены.

Выводы.

Использованием водоугольного топлива взамен традиционных и жидких энергоносителей обеспечивает чрезвычайно широкий спектр признанных во всем мире положительных технологических, экономических, экологических и трудоохранных эффектов, перечисление которых, по-видимому, в данном сообщении нецелесообразно.

Основным принципиальным отличительным достоинством пропагандируемого нами  нового способа приготовления  водоугольного топлива с помощью кавитационной обработки смеси угля с водой является тот факт, что все положительные с применением размольных устройств в десятки и сотни раз менее металлоемких и габаритных;

с применением размольных устройств в десятки и сотни раз менее металлоемких и габаритных;

с удельными затратами электроэнергии на размол угля, соизмеримыми с таковыми при сухом пылеприготовлении и в разы более низкими, чем при традиционном способе приготовлении водоугольного топлива;

с удельными эксплуатационными расходами металла (износом) мелющих органов в несколько раз более низких, чем при сухом помоле угля;

без каких-либо дорогостоящих и дефицитных стабилизирующих и пластифицирующих добавок, причем собственные положительные реологические свойства КАВУТ сохраняются, в отличие от обеспеченных вводом посторонних веществ, практически неограниченное время, не изменяясь ни при сгущении (высушивании), ни при замораживании нового водоугольного топлива.

Новые потребительские свойства продукции

отсутствие расслоения топлива, приготовленного без применения каких-либо присадок (уголь и вода) в течение 24 месяцев;
возможность приготовления КаВУТ из любых углей, отходов углеобогащения и гидродобычи;
восстановление реологических свойств высушенного топлива при добавлении воды, в количестве, не превышающем ее содержание в исходном топливе, без существенного механического побуждения;
отработана технология сжигания КаВУТ в кипящем слое и каталитическом окислении, что позволяет отказаться от форсунок, посредством которых топливо распылялось в котлах, а их замена тривиальной гребенкой.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Технология приготовления КаВУТ имеет высокую степень отработки и и прошла испытания на котле 75 т пара в час в условиях действующего предприятия Енисейского целлюлозно-бумажного комбината, а также на стендах НПО «Экотехника» г.Новокузнецка и в г.Раменское.
Трудности в освоении технологии отсутствуют.
В настоящее время разработан проект завода по приготовлению КаВУТ производительностью 30 т/час. Проводится модернизация рабочих агрегатов диспергаторов с целью увеличения их ресурса в условиях абразивно-кавитационного износа.

Предлагаемые инвестиции

35 млн. руб.

Рынки сбыта

Технология приготовления и сжигания водоугольного топлива имеет высокую степень отработки и требует практического внедрения на ТЭЦ и водогрейных котельных, работающих как на мазуте, так и на угольной пыли.
Разработанное оборудование позволяет готовить от 10 до 240 т/час водоугольного топлива.
Один из вариантов утилизации отходов углеобогащения – строительство ТЭЦ возле обогатительных фабрик и шламоотстойников, с подачей выработанной электроэнергии в электрические сети.
Технология приготовления водоугольного топлива позволяет использовать не только угли, отходы имеющие положительную температуру, но и добытые в вечное мерзлоте. В процессе кавитационного измельчения и гомогенизации смесь разогревается до 60-700С.
Приготовление устойчивых водоугольных смесей без каких-либо присадок и стабилизаторов в сочетании с технологией Новосибирского института техноэлектропроекта по их сжиганию найдет применение не только на объектах России, но и за рубежом.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеют аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

0,5 - 1,5 года.

Дата поступления материала

23.10.2006