ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Способ сжигания и сухой перегонки твердого топлива

Рекомендуемая область пременения

Сжигание твердого топлива (угля) в обычной котельной для получения тепла и энер-гетического (технологического) газа. Особенно в населенных пунктах сельской мест-ности, расположенных вдалеке от газопроводов.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – разработка современных высокоэффективных и экологически чистых технологий, заключающихся в увеличении полноты сгорания топлива, упрощении конструкции топки и повышении ее КПД, а также увеличении диапазона термического разложения топлива, для получения качественного энергетического газа, который может быть использован для бытовых нужд в поселках, расположенных вдали от газопроводов.

Внедрение новой технологии позволит повысить экономичность топочных устройств благодаря сокращению механического уноса топлива, снизить загрязнение окружающей атмосферы городов и поселков, а также даст возможность получать газ для бытовых нужд.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Первая проблема состоит в том, что в настоящее время в России по различным причинам не газифицировано большое количество поселков, сел и деревень, из-за чего их жители лишены современных бытовых удобств.

Вторая проблема заключается в выбросах  в атмосферу загрязнителей воздуха. Если для крупных котельных установок совершенствование системы пылеулавливания и строительство высоких труб позволяет уменьшить остроту проблемы, то для малых отопительных и промышленных установок со слоевыми топками решение проблемы сводится к переводу их на газ, а при его отсутствии – на мазут. Однако при сжигании жидкого топлива выделяется значительное количество мелкодисперсной сажи, которая обладает большей токсичностью, чем обычная пыль. Кроме того, стоимость мазута выше стоимости угля.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Новая технология сжигания твердого топлива позволяет в котельной одновременно получать тепло для отопления жилых домов и очищенный энергетический газ для бытовых нужд. Данная технология была признана изобретением (положительное решение по заявке № 2006116708/06(018173) от 15.05.06 «Способ сжигания и сухой перегонки твердого топлива»).

Принцип работы

Устройство для сжигания и сухой перегонки твердого топлива содержит котел 1 с водой 2 и топкой 3, в которой размещена камера 4 с откидывающимися дном 5 и крышкой 6. Камера соединена с коробом 7 для загрузки топлива 8 и через клапан 9 – с теплообменником 10, имеющим тепловой контакт с водой.

Устройство работает следующим образом.

Перед загрузкой очередной порции топлива 8 крышка 6 и дно 5 камеры 4, а также клапан 9 закрыты (рис. 1). Открывают крышку 6, и заполняют весь внутренний объем камеры 4 топливом 8 (например, углем). При этом помещение топлива в камеру сопровождают ударением его о стенки камеры.

Затем закрывают крышку камеры, открывают клапан 9, нагревают камеру до температуры выхода летучих и одновременно разделяют паровую и твердую фазы путем отсасывания через теплообменник 10 выделяющегося при термическом разложении газа (рис. 2). Проходя через теплообменник, газ отдает свое тепло воде, в результате чего происходит его охлаждение, а также повышается КПД топки котла. Получающийся газ можно использовать для бытовых нужд. 

После выделения основной массы летучих прекращают разделение паровой и твердой фаз (путем закрытия клапана 9 и открытия дна 5 камеры) и сжигают твердую фазу топлива непосредственно в топке 3 (рис. 3). Заметим, что в зависимости от температуры нагрева камеры можно получить кокс или полукокс, т.е. помещая камеру в соответствующую температурную зону (бертинирование – t = 180 ? 350°C, полукоксование – t = 550°C, коксование –= 900 ? 1100°C), получают требуемое качество твердой фазы и газа. Одновременно нагревают камеру изнутри выше температуры, при которой происходит выход основной массы летучих. При достижении нужной температуры закрывают дно 5 камеры, открывают крышку 6 и заполняют внутренний объем камеры очередной порцией топлива. После чего повторяют процесс. Заметим, что получаемый газ можно использовать и для сжигания в топке.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Следует заметить, что использование традиционных подходов к технико-экономическому анализу затруднено по ряду причин, в том числе, и потому, что ценовые соотношения и некоторые макроэкономические параметры пока нестабильны и не пришли во взаимное равновесие. В частности, имеют место перекосы в соотношении внутренних цен на различные виды энергоносителей (газ, уголь, мазут).

Кроме того, практически нет сформировавшегося рынка на энергетическое оборудование, поэтому расчет осуществляется по одному интегральному критерию – стоимости производства топлива.

В пересчете на 1 т нефтяного эквивалента в Западной Европе имеется следующее соотношение цен на энергоносители:

Природный газ – 1.

Уголь – 0,5.

Диз. топливо – 7.

Солярка – 2,1.

Во всех капиталистических странах в стоимость производимой продукции входит и стоимость капитала (возврат затраченных средств на создание технологии). Поэтому, если допустить, что указанные данные, в которые также входят капитальные затраты, являются общими как для мирового, так и внутреннего рынка, то можно сказать, что производимый в котельной энергетический газ будет в два раза дешевле природного газа. Кроме того, новая технология дает возможность значительно снизить механический унос угольной пыли, что не только повышает КПД топочного процесса, но и снижает вредные выбросы в атмосферу.

Таким образом, в результате применения новой технологии можно одновременно получать из угля полукокс – энергетическое топливо для отопления и энергетический газ для бытовых нужд. Свойства и состав получаемых продуктов зависят от вида топлива и вида термического разложения. Так, например, для смеси жирного и газового углей в процессе полукоксования можно получить выход сухого полукокса в количестве 82% (вес.) и энергетического газа 6,8% (вес.) или 95 нм³/т.

Теплота сгорания газа составляет величину 28760 кДж/нм³ (6864 ккал/нм³).

Полукокс содержит до 10 – 15% летучих веществ. Полукокс – легкозагорающееся бездымное топливо с высокой теплотой сгорания: не менее 30900 кДж/м³ (7400 ккал/м³). Вредными примесями в нём являются зола и сера.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Энергосбережение. Энергетический газ получается попутно в процессе отопления, поэтому не требуется дополнительных энергозатрат на производство газа.

Безлюдная технология. Ручной труд в котельной можно полностью исключить, создав систему автоматического управления процессом сжигания и перегонки топлива, которая позволила бы автоматизировать все операции (в том числе, и контроля), связанные с отоплением и получением газа.

Основу такой системы должен составлять искусственный интеллект, посредством которого будет осуществляться управление всеми устройствами котельной, включая подачу угля в топку и очистку колосников.

Природосбережение. Ущерб, причиняемый загрязнением воздуха населению, жилым и промышленным зданиям, урожайности сельскохозяйственных культур (особенно некоторым садовым деревьям, лесам и паркам) в крупнейших городах составляет несколько миллиардов рублей в год. Следует также учитывать, что загрязнение атмосферного воздуха резко снижает продуктивность и плодовитость скота и птиц, увеличивает скорость коррозии металла в 10 – 20 раз. Поэтому сокращение количества поступающих в атмосферу вредных веществ позволит значительно снизить ущерб, наносимый народному хозяйству.

Новые потребительские свойства продукции

– Повышение качества жизни населения городов, поселков и сел, расположенных да-леко от газопроводов и поэтому не имеющих возможности пользоваться природным газом.
– Улучшение экологической обстановки в крупных городах.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Некоторые сорта углей обладают способностью при повышении температуры спекаться. Свойство спекания связано с переходом этих углей при температурах 350 - 400°С в пластическое состояние. Уголь, находящийся в пластическом состоянии, при дальнейшем нагреве разлагается с выделением газа и парообразных продуктов и затвердевает в виде губ-кообразной ноздреватой массы. Явление спекания в данной технологии нежелательно, так как оно приводит к образованию в верхней части слоя сводов, которые нарушают равномер-ную газопроницаемость.

Стадия и уровень разработки

В настоящее время получено положительное решение на изобретение, касающееся новой технологии, которая может быть запатентована за рубежом. Патентуется еще одно изобретение, связанное с процессом автоматизации работы котельных.
Имеются статьи в научных журналах, в которых излагается суть новой технологии сжигания и сухой перегонки твердого топлива.
Данное оборудование прошло этап экспериментального освоения и отработку технологии на базе ВлГУ.

Предлагаемые инвестиции

52 млн. руб.
Затраты на ПКР

Рынки сбыта

Территория России.

Возможность и эффективность импортозамещения

Аналогов за рубежом нет.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

12.10.2007