Chinese (Traditional)EnglishFrenchGermanRussian
Mobile menu

Основной проблемой г. Астаны и городов областного центра является смог, вызванный чрезмерным неупорядоченным сжиганием сернистых углей, особенно в котельных (200 частных котельных и 58 коммунальных котельных) и в домашних печах частного сектора. При этом основными ядовитыми компонентами в смоге являются сернистые и углекислые компоненты и продукты недожога угля. Для решения очень важной экологической задачи, на сегодняшний день является внедрение технологий производства бездымного топлива.

Основными методами термохимической переработки твердых топлив являются газификация, высокотемпературное коксование углей и термическая обработка топлив при температурах 500-600°С (полукоксование). Последний процесс позволяет получать среднетемпературный полукокс, который впоследствии можно сжигать без выделения каких-либо вредных выбросов (углекислого газа СО2, сероводорода H2S, оксидов азота NOx и др.).

При сжигании углей в рядовом виде в топках со слоевым сжиганием происходят значительные потери топлива вследствие недожога и уноса. Эффективность использования в этих топках рядовых углей, содержащих до 50 % мелочи, составляет не более 50-60 %, а при сжигании угольной мелочи и штыба (класс 0-6 мм) тепловой к.п.д. снижается до 30-40 %.

Современная экологическая обстановка в городах и других населенных районов ужесточает требования к качеству сжигаемого коммунально-бытового топлива. Вместе с тем, сжигаемое в коммунально-бытовом секторе топливо должно обладать низким содержанием серы, пониженной дымностью и необходимым гранулометрическим составом.

Таким образом, организация производства бездымного топлива − полукокса из неспекающихся и слабоспекающихся углей для коммунально-бытовых потребителей и недоменных процессов имеет большое народнохозяйственное значение как с экономической точки зрения, так и с точки зрения рационального использования природных ресурсов и экологической безопасности окружающей среды.

Анализ мировой практики получения брикетированного и бездымного топлива показывает, что традиционные технологические решения лежащие в их основе, предполагают следующую последовательность производственных процессов:

- получение (дробление угля) и сушка угольной шихты;

- брикетирование угля (из угольной мелочи) со связующим или без него;

- полукоксование полученных брикетов. 

УСТАНОВКА ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕЗДЫМНОГО ТОПЛИВА (ПОЛУКОКСА) И ТОПЛИВНОГО ГАЗА

Согласно расчётам, химический КПД (без учёта выработанного горючего газа и без учёта затрат электроэнергии на собственные нужды) данной установки (рис.1) составит ≈ 80 %.

                                                                                 3

 

Рис.1 − Общая схема пиролизера для получения полукокса и горючего газа

Результаты предварительных опытных испытаний по пиролизу угля

Для данного Технико-коммерческого предложения были выполнены опытные испытания по процессу пиролиза угля для получения полукокса и горючего газа на энерготехнологическом газоуглехимическом комплексе (месторождение «Сарыадыр», Ерейментауский район). В процессе пиролиза также выделялись в небольшом количестве жидкие продукты (смола).

Пиролиз угля проводили несколько раз в течение 1, 2 и 3 часов, в интервале температур 250-550 0С. Результаты анализа газового состава представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 − Газовый состав пиролиза угля «Сарыадыр» - 5-метровый (Т=550 0С, t=2 часа)

 

Параметры экспериментальных работ, С°

Состав газов об, %

Т1

Т2

Т3

Т4

О2

H2

CO2

N2

CH4

CO

H2S

этан

Пропан+

пропилен

250

-

-

-

-

0.044

3.898

5.479

-

-

1.821

0.783

4.076

-

350

-

-

13.027

4.879

4.292

4.318

43.123

2.275

2.693

8.866

5.856

-

-

450

-

12.183

21.041

3.857

6.541

42.700

7.989

0.808

3.239

1.008

-

-

-

550

9.979

35.069

3.169

3.500

28.259

7.378

-

1.645

0.340 

Калорийность горючего газа, состоящего из CO, H2, CH4, определяли по формуле: 

Qг = 0,01(nCOQCO + nH2QH2 + nCH4QCH4 + nH2SQH2S) 

QCO = 3016 ккал/м3; QH2 = 2576 ккал/м3; QCH4 = 8558 ккал/м3

Наибольшая калорийность газа пиролиза угля «Сарыадыр» (5-метровый), выдержанного в течение 2 часов, наблюдается при температуре Т = 450 0С и составляет ≈4440 ккал/м3. При температуре Т = 350 0С также получается высококалорийный газ с теплотворной способностью ≈3885 ккал/м3, за счет в основном высокого содержания метана (43 %).

Таблица 2 − Газовый состав пиролиза угля «Сарыадыр» - 5-метровый (Т=550 0С, t=3 часа)

Параметры экспериментальных работ, С°

Состав газов об, %

Т1

Т2

Т3

Т4

О2

H2

CO2

N2

CH4

CO

H2S

этан

Пропан+

пропилен

250

-

-

-

2.387

3.675

8.044

5.456

20.418

3.918

5.822

19.097

9.151

-

350

-

-

11.961

27.290

2.608

6.996

22.232

4.787

-

2.531

0.170

-

-

450

-

3.728

22.295

0.530

8.921

6.441

1.620

-

0.671

0.162

-

-

-

550

9.169

10.436

-

2.730

1.182

3.505

-

-

-

Высокие концентрации метана (22,23 %) и оксида углерода (27,29 %) наблюдаются при температуре Т=350 0С, при которой получается наибольшая калорийность газа пиролиза угля «Сарыадыр» (5-метровый), выдержанного в течение 2 часов, и составляет 2 750 ккал/м3.

ВЫВОД: наиболее калорийный газ из угля «Сарыадыр» (5-метровый) получается при выдержке 2 часа пиролиза.

В таблицах 3 и 4 приведены материальные балансы пиролиза угля (на 1 тонну угля), откуда видно, что по количеству получаемых продуктов (полукокс, смола) наиболее выгодным является процесс при выдержке 2 часа. С 1 тонны угля получаются ≈727 кг полукокса и ≈90 кг смолы. Вместе с тем, при выдержке 3 часа наблюдается наибольшее количество газа ≈136 м3 (≈100 м3 при 2 часов выдержки).

Таблица 3 − Материальный баланс Угля «Сарыадыр» - 5-метровый (Т=550 0С, t=2 часа)

Входящие продукты

Содержание

Исходящие продукты

Содержание

кг

м3

%

кг

м3

%

Уголь

«Сарыадыр» (5 метровка)

1000

100

1

Твердый остаток (полукокс)

726,82

72,68

Всего

1000

100

2

Газ

115,60

100,52

11,56

3

Жидкий продукт (смола)

90,56

9,06

4

Вода

67,02

6,70

Всего

1000

100

 

Таблица 4 − Материальный баланс Угля «Сарыадыр» - 5 метровка (Т=550 0С, t=3 часа)

Входящие продукты

Содержание

Исходящие продукты

Содержание

кг

м3

%

кг

м3

%

Уголь

«Сарыадыр»

(5 метровка)

1000

100

1

Твердый остаток (полукокс)

658,89

65,90

Всего

1000

100

2

Газ

156,20

135,82

15,62

3

Жидкий продукт (смола)

25,65

2,57

4

Вода

158,76

15,90

Всего

1000

100

 

Таблица 5 − Обобщенные данные по пиролизу угля «Сарыадыр»-5-метровый (Т=550 0С)

Т=550 0С

Содержание, %

Время

Полукокс

Газ

Жидкий продукт (смола)

Вода

1 ч

84,50

5,12

1,63

8,75

2 ч

72,70

11,56

9,06

6,70

3 ч

65,90

15,62

2,57

15,68

 

На основе полученных результатов пиролиза Сарыадырского угля составлена схема на рисунке 4.2, в которой приведены продукты, получающиеся при пиролизе Сарыадырского угля. Видно с что 1 тонны угля при средней рыночной стоимости 7 тыс. тенге получаются продукты, общая стоимость которых составляет 35 тыс. тенге, что фактически в 5 раз превышает стоимость исходного сырья.

Таким образом, результаты проведенных испытаний свидетельствуют, что процесс пиролиза угля с получением газовых, твердых и жидких продуктов представляет особый интерес.

                                          2

Технический анализ полученного продукта пиролиза Сарыадырского угля – полукокса (рис. 4.3) показал достаточно удовлетворительные результаты: высокую калорийность 5987 ккал/кг и низкую влажность 1,64 %. Это основные важные параметры, необходимые при оценке пригодности полукокса для сжигания в топках и печах.


Технико-экономические показатели пиролизной установки

В таблице 6. приведены технико-экономические показатели пиролизной установки производительностью 15 тонн в час по исходному сырью.

Наименование показателя

Единицы измерения

Величина

Полукокс

тонн

в час: 10,8

в год: 86 400

Горючий газ

тыс.м3

в час: 1,5

в год: 12 000

Жидкие продукты (печное топливо)

тонн

в час: 1,35

в год: 10 800

Годовой расход топлива

тонн

в час: 15,0

в год: 120 000

Годовой расход электроэнергии

кВт×ч

1 200 000

Годовые эксплуатационные расходы

- затраты на топливо ……………………………

- затраты на электроэнергию …………………

- затраты на воду ………………………………

- амортизационные отчисления ………………

- затраты на ремонт ……………………………

- затраты на заработную плату ………………

- прочие расходы ………………………………

ИТОГО: ………………………………………..

 

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

 

360,00

23,26

18,38

3,52

4,39

17,25

4,82

431,62

Стоимость получаемых продуктов:

Полукокс ………………………………………..

Горючий газ …………………………………….

печное топливо …………………………………

ИТОГО: …………………………………………

 

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

тенге, млн.

 

2842,56

240,00

1296,00

4378,56