автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Энергоэффективное использование бурых углей на основе концепции "ТЕРМОКОКС"

004612Уго

На правах рукописи

ИСЛАМОВ Сергей Романович

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БУРЫХ УГЛЕЙ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ «ТЕРМОКОКС»

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

1 8 НОЯ 2010

Красноярск-2010

004612973

Работа выполнена в Энерготехнологической компании «Сибтермо»

Научный консультант: доктор физико-математических, наук,

профессор

ЖУРАВЛЕВ Валентин Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мунц Владимир Александрович

доктор технических наук, профессор Дубровский Виталий Алексеевич

доктор технических наук, профессор Заворин Александр Сергеевич

Ведущая организация: Институт теплофизики им.

С.С. Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 17 ноября 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.07 при Сибирском федеральном университете по адресу: 660049, г. Красноярск, ул. Ленина, 70, ауд. А204.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: г. Красноярск, ул. Киренского, 26, Г 274.

Автореферат разослан 15 октября 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета ^^ Т.М. Чуиак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В рамках новой энергетической программы Правительство России поставило задачу к 2020 г. примерно в полтора раза увеличить долю угля в энергобалансе страны. В то же время в российской экономике удельный расход топлива на единицу продукции в несколько раз превышает аналогичный показатель ведущих стран мира. С января 2010 года вступил в силу Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», с помощью которого предполагается изменить сложившуюся ситуацию. Для решения этой проблемы, кроме энергосбережения, необходимо внедрение принципиально новых экономически эффективных и экологически безопасных технологий использования природных энергоресурсов, что обуславливает актуальность данной работы.

Традиционные технологии использования угля существенно исчерпали свой потенциал. Значительная часть проблем промышленной и коммунальной угольной энергетики может быть успешно решена на основе энерготехнологической концепции ТЕРМОКОКС, которая является развитием классической схемы комбинированного производства энергоносителей. Она обеспечивает инновационный подход к комплексному решению задач малой и средней энергетики, а также других отраслей промышленности, использующих уголь. При использовании этой концепции радикально снижается воздействие на окружающую среду - единственным отходом при использовании угля становятся продукты сгорания газового топлива.

Применение технологий серии ТЕРМОКОКС имеет ярко выраженный межотраслевой характер. С одной стороны, они ориентированы на обеспечение дешевым газовым топливом и тепловой энергией промышленных потребителей и жилищно-коммунального сектора. С другой стороны, в этих процессах осуществляется трансформация низкосортного угля в новый вид специального технологического топлива - буроугольный кокс. Его использование имеет большие перспективы в металлургической, цементной и других отраслях промышленности, а также обладает высоким экспортным потенциалом.

Практическая реализация концепции ТЕРМОКОКС выводит Канско-Ачинский буроугольный бассейн на уровень стратегического сырьевого ресурса российской экономики, на базе которого может быть построена теплоэнергетика и металлургия нового поколения.

Тематика данной работы входит в Перечень критических технологий РФ, утвержденный Президентом РФ 21.05.2006.

Объектами исследований являются теплоэнергетические системы для комплексной переработки угля.

Предметом исследования являются технологические процессы комбинированного производства из угля газовых и твердых продуктов, а также тепловой энергии.

Цель работы — качественное повышение энергетической и экологической эффективности использования бурых углей на основе концепции ТЕРМОКОКС.

Основные задачи исследований:

1. На основе анализа известных способов термической переработки угля и новых требований к энергетической эффективности технологических процессов разработать современную концепцию малоотходного использования бурых углей.

2. На основе экспериментальных и численных исследований влияния основных управляющих параметров на процесс термической обработки крупных частиц бурого угля разработать методы и средства реализации концепции ТЕРМОКОКС, обеспечивающие радикальное повышение экономической эффективности и уровня экологической безопасности теплоэнергетических систем различного назначения.

3. Обосновать экономическую и экологическую эффективность энерготехнологической концепции использования угля. Определить экономически целесообразные параметры термической переработки угля для каждой из разработанных технологий.

4. На основе обобщения результатов опытно-промышленной эксплуатации разработать рекомендации по использованию новых технологий в экономике страны.

Методы исследований.

В работе использованы экспериментальные методы исследований на лабораторных, стендовых и опытно-промышленных установках, а также численное исследование основных кинетических процессов в угольных частицах на основе математического моделирования.

Научная новизна состоит в следующем:

¡.Предложена и научно обоснована новая концепция энерготехнологического использования низкосортных углей, отличающаяся высоким уровнем экономической эффективности и экологической безопасности.

2. На основе результатов исследования влияния основных управляющих параметров на процесс термической переработки крупных частиц угля в рамках концепции ТЕРМОКОКС разработан и научно обоснован новый класс технологий комбинированного производства энергоносителей различного назначения.

3. Для каждой технологии определена область режимных параметров, обеспечивающих достижение оптимальных технико-экономических показателей.

Практическая значимость и использование результатов работы:

1. В рамках концепции ТЕРМОКОКС на основе выполненных исследований разработана серия принципиально новых теплоэнергетических технологий, а также соответствующее оборудование для их осуществления. Они существенно изменяют экономическую эффективность использования угля, а также практически до предела снижают воздействие на окружающую среду (отсутствие золопшаковых отходов, единственный выброс - продукты сгорания газово-

го топлива). Концепция ТЕРМОКОКС обеспечивает базис для создания высокоэффективной теплоэнергетики на газовой компоненте угля и металлургии нового поколения, основанной на дешевом высокореакционном восстановителе - буроугольном коксе.

2. На основе результатов исследований для каждой технологии серии ТЕРМОКОКС разработаны соответствующие проектно-конструкторские методики расчетов и технологические регламенты, которые используются проектно-конструкторскими организациями (ВНИПИЭТ, НИЦ ПО «Бийскэнергомаш» и др.).

3. С 1996 года в г. Красноярске эксплуатируется завод по производству углеродных сорбентов и газа энергетического назначения — технология ТЕРМОКОКС-С.

4. С 2007 года на котельной Березовского разреза (ОАО СУЭК) эксплуатируется котел КВТС-20, модернизированный под производство мелкозернистого буроугольного кокса при сохранении паспортной тепловой мощности - технология ТЕРМОКОКС-КС.

5. С 2008 года в Монголии эксплуатируется демонстрационный блок по производству буроугольного кокса и газа энергетического назначения для фабрики бездымных брикетов - технология ТЕРМОКОКС-С.

В 2010 г по итогам международного тендера заключен государственный контракт с правительством Монголии «Модернизация ТЭЦ-2 в г. Улан-Баторе по технологии ТЕРМОКОКС-КС с целью производства 210 тыс. т/год бездымного бытового топлива». Сдача в эксплуатацию I очереди - IV кв. 2011 года

6. В 2010 году начато проектирование котельной в г. Ужур (Красноярский край) по технологии ТЕРМОКОКС-С с производством буроугольного кокса (в форме активированного угля) и попутного газа энергетического назначения. Сдача в эксплуатацию - III кв. 2011 года, заказчик - министерство ЖКХ Красноярского края.

7. В 2010 году начато проектирование котельной (4 котла КЕ-10) в пос. Шушенское (Красноярский край) по технологии ТЕРМОКОКС-КС с производством брикетированного буроугольного кокса и тепловой энергии. Сдача в эксплуатацию - IV кв. 2011 года, заказчик - ООО «Квант».

8. В 2010 году по заказу ОАО «СУЭК» начато проектирование энерготехнологического комплекса на базе котла мощностью 100 Гкал/час на ТЭЦ-2 г. Красноярска с параллельным производством 120 тыс. т/год кокса (технология ТЕРМОКОКС-КС).

Положения, выносимые на защиту:

1. Энерготехнологическая концепция ТЕРМОКОКС, обеспечивающая качественное повышение экономической и экологической эффективности использования углей низкой степени метаморфизма, в первую очередь бурых углей Кан-ско-Ачинского бассейна, как инновационная технологическая платформа для создания теплоэнергетики и металлургии нового поколения, включающая в себя: а) экологически безопасную теплоэнергетику на основе сжигания газовой

компоненты угля; б) производство высокореакционного углеродного восстановителя из низкосортных углей в качестве альтернативы классическому коксу, производимому из дорогостоящих коксующихся углей.

2. Результаты экспериментальных исследований и численного моделирования термической обработки крупных частиц бурого угля, как основа для создания нового класса технологий комбинированного использования угля в рамках концепции ТЕРМОКОКС.

3.Результаты исследования процесса слоевой газификации угля на воздушном дутье с обратной тепловой волной и разработанная на их основе технология ТЕРМОКОКС-С, ее аппаратурное оформление и варианты исполнения: производство генераторного газа, не содержащего смолы; безотходное производство углеродных сорбентов или среднетемпературного кокса с попутным производством горючего газа энергетического назначения.

4. Результаты исследования процесса частичной газификации угля в кипящем слое на воздушном дутье и разработанная на их основе технология ТЕРМОКОКС-КС, ее аппаратурное оформление в виде модернизированного типового котельного агрегата.

5. Технология ТЕРМ0К0КС-02 (частичная газификация угля в слое на кислородном дутье с обратной тепловой волной), ее аппаратурное оформление и технико-экономическое обоснование сферы применения.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы и формулировании задач исследований, в разработке энерготехнологической концепции использования угля ТЕРМОКОКС, в обосновании всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость выполненных технологических разработок, в постановке экспериментов с последующим анализом и обобщением результатов, в формулировании выводов и рекомендаций для промышленного использования результатов исследований. Под руководством автора, а также при его непосредственном участии были спроектированы и построены все лабораторные, стендовые и опытно-промышленные установки, описанные в настоящей работе.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н. Степанову С.Г. за многолетнее сотрудничество в развитии данного научного направления и промышленного использования результатов исследований, а также научным сотрудникам Гикалову С.Н., Логинову Д.Н. и Михалеву И.О., принимавшим непосредственное участие в строительстве и вводе в эксплуатацию лабораторных, пилотных и опытно-промышленных установок, а также в выполнении экспериментов на них. Автор также благодарит д.ф.-м.н. Журавлева В.М. за помощь в работе над диссертацией.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием апробированных методик проведения исследований в области тепло- и массопе-реноса, надлежащим образом поверенных средств измерения и подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных. Обоснованность результатов работы в целом подтверждается технико-экономи-

ческими и экологическими показателями действующих опытно-промышленных и промышленных установок.

Апробация результатов работы. Отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих российских и международных конференциях: Всесоюзная конференция «Современные процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов их превращения» (Иркутск, 1982); ежегодные научно-технические совещания по программе «Энергия» (Ленинград, 1982-1989); V Всесоюзное совещание по химии и технологии твердого топлива (Москва, 1988); Международный семинар «Проблемы тепло- и массообмена в современных технологиях сжигания и газификации твердого топлива» (Минск, 1988); Всесоюзная научно-практическая конференция «Создание высокоэффективных процессов переработки и использования твердых горючих ископаемых, получение альтернативных моторных топлив и нефтехимических продуктов из угля» (Донецк, 1989); Всесоюзный симпозиум «Проблемы газификации углей» (Красноярск, 1991); Международная научно-практическая конференция «Переработка углей Канско-Ачинского бассейна в жидкие продукты» (Красноярск, 1996); Международный форум «Инновационные технологии XXI века для рационального природопользования, экологии и устойчивого развития» (Москва, 2004); V Всероссийская научно-практическая конференция «Энергоэффективность: достижения и перспективы» (Красноярск, 2004); Научно-техническая конференция России и стран СНГ «Перспективы развития углехимии и химии углеродных материалов в XXI веке» (Звенигород, 2005); 8-ом Всероссийском семинаре «Моделирование неравновесных систем» (Красноярск, 2005).

Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-практической конференции «Угольная энергетика: проблемы реабилитации и развития» (Алушта, 2004, 2006); IV Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития энергетики Сибири» (Красноярск, 2005); IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2005); VI Всероссийской конференции «Горение твердого топлива» (Новосибирск, 2006); Всероссийской конференции «Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых» (С-Петербург, 2006); III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики» (г. Екатеринбург, 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2007); Международной научно-технической конференции «Энергоэффективность» (Киев, 2007); III Международном форуме по металлургическому сырью 1С8Р (Москва, 2007); Евразийском энергетическом форуме (Пекин, 2007); IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (Москва, 2008); Международном форуме «Уголь СНГ» (Москва, 2009); VI Всероссийском теплофизическом семинаре вузов по теплофизике и энергетике (г. Красноярск, 2009 г.), VI ежегодном Международном саммите

Eurocoke-2010 (Лиссабон, 2010); Международном энергетическом конгрессе (г. Красноярск, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 70 научных работ, в том числе: 1 авторская монография, 1 коллективная монография, 22 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, более 50 статей и докладов в центральных периодических журналах, сборниках научных трудов всероссийских и международных конференций, кроме того получено 26 патентов РФ и зарубежных стран.

Объём и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 326 страницах основного текста, включающего 104 рисунка и 36 таблиц. Работа состоит из введения, семи разделов с выводами, заключения, списка использованных источников из 172 наименований, а также 6 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость результатов, а также изложено краткое содержание работы по разделам.

В первом разделе сформулированы проблемы, препятствующие широкому вовлечению в топливно-энергетический баланс страны низкосортных углей. В частности, самые дешевые низкозольные бурые угли Канско-Ачинского бассейна (КАБ) имеют территориально ограниченную сферу применения из-за высокой влажности (30-40%) и сравнительно низкой теплоты сгорания (14,5-16,5 МДж/кг). Выполнен обзор существующих технологий термической переработки низкосортных углей, а также сравнительный анализ их преимуществ и недостатков в приложении к решению задачи повышения энергоэффективности использования углей КАБ. Наиболее крупным достижением отечественной науки в этой области является технология ОАО ЭНИН, реализованная в 1987 г. на уровне опытно-промышленной установки ЭТХ-175 (175 т/час по углю). К сожалению, она не смогла удовлетворить требованиям своего времени к надежности, экономической эффективности и экологической безопасности и, тем более, не имеет перспектив в современных условиях. Наиболее эффективной зарубежной разработкой является технология Salem Corporation, реализованная на уровне промышленной установки мощностью 105 тыс. т/год в Германии (1976 г., 2 шт.) и Канаде (1980 г., 1 шт.). Это направление не получило дальнейшего развития из-за сложности и низкой надежности аппаратурного оформления. В обзоре показано, что известные технологии не в состоянии удовлетворить современным требованиям к экономической и особенно экологической эффективности. Существенно осложняющим фактором большинства технологий является попутное образование конденсируемых продуктов пиролиза (бу-роугольной смолы и подсмольных вод), что требует дополнительных инвестиций в объекты природоохранного назначения. Буроугольный полукокс (продукт низкотемпературного пиролиза), произведенный по известным технологиям,

несмотря на относительно высокую калорийность, не в состоянии конкурировать с теми марками угля, которые традиционно представлены на энергетическом рынке, прежде всего, из-за довольно высокой для энергетического топлива себестоимости. А мелкий фракционный состав осложняет проблему дальней транспортировки. Брикетирование такого продукта с целью поставки на энергетический рынок также не изменяет ситуацию, поскольку брикет попадает в один сегмент рынка с более дешевым сортовым углем. Таким образом, искомое решение не может быть найдено в классе известных технологий переработки угля с ориентацией продукции на энергетический рынок.

Второй раздел посвящен разработке нового подхода к использованию углей низкой степени метаморфизма, т.е. с высокой влажностью и высоким выходом летучих веществ. К этому классу относятся бурые, длиннопламенные и газовые угли. Выполнена постановка задачи и предложено ее обобщенное решение в виде энерготехнологической концепции ТЕРМОКОКС (рис. 1), которая основана на следующем положении: как с экономической, так и с экологической точки зрения, вместо прямого сжигания молодые угли с высоким выходом летучих веществ целесообразно разделять на два продукта - газовое топливо и коксовый остаток.

воздух

газовое топливо

сжигание газа

/

тепловая энергия

Продукция:

пар

(горячая вода)

Рисунок 1 - Принципиальная схема концепции ТЕРМОКОКС

Газ предлагается использовать в качестве экологически безопасного энергетического топлива, а твердый продукт - как специализированное топливо, высокореакционный углеродный восстановитель для металлургии, а также как углеродный сорбент. Таким образом, устраняется тривиальная конкуренция углей КАБ с другими марками углей на энергетическом рынке. Для производства энергии используется только газовая компонента угля, а твердый продукт трансформации первичного энергоносителя выводится на рынок специальных

видов топлива и металлургического сырья, где цена за 1 тонну условного топлива на порядок выше, чем на энергетическом рынке.

Для эффекта ного использования всех преимуществ концепции ТЕРМОКОКС на уровне малой и средней энергетики предложена новая схема территориально распределенной энергосистемы - энерготехнологический кластер. Более подробно эта тема обсуждается в разделе 7. Использование бурых углей КАБ по технологиям серии ТЕРМОКОКС обеспечивает качественное увеличение экономической эффективности и близкий к предельному уровень экологической эффективности для данного класса сырья.

Новые технологии открывают широкую перспективу для вовлечения в топливно-энергетический баланс страны дешевых углей КАБ и переводят это месторождение на уровень стратегического ресурса страны, на базе которого может быть построена энергетика и металлургия нового поколения.

Третий раздел посвящен исследованию поведения угольных частиц в технологических процессах серии ТЕРМОКОКС. Показано, что физической основой всех автотермических технологий газификации и карбонизации угля является тепловая волна. Выполнен обзор исследований по распространению тепловых волн в активных средах различной природы - в гомогенных газовых смесях и гетерогенных системах. Особое внимание уделено специфике формирования и развития тепловых волн в процессах газификации угля, поскольку именно в пределах волны осуществляется полный цикл физико-химических превращений угольных частиц с образованием целевых газообразных и твердых продуктов.

Далее представлены методики исследования и полученные на их основе результаты по термической обработке крупных частиц бурого угля. Эксперименты были выполнены на бурых углях КАБ. Однако, полученные закономерности являются общими и для других углей низкой степени метаморфизма (с высокой влажностью и высоким выходом летучих веществ). Традиционно исследования в этой области выполняются с использованием микрообразцов. Однако, измеряемые в промышленных аппаратах параметры процесса являются величинами, усредненными по достаточно крупным кластерам частиц. Поэтому отличительной чертой данных исследований стало использование сравнительно крупных навесок частиц (от 2 до 15 г).

В качестве первого этапа исследований был выполнен дифференциально-термический анализ крупных навесок бурого угля, отображающий интегральное поведение угольных частиц в промышленном реакторе (рис. 2). Убедительно показано, что при термической переработке углей КАБ основополагающую роль играет эндотермический эффект испарения влаги, а тепловой эффект пиролиза пренебрежимо мал. Из термограмм нагрева толстых пластин угля (толщина 30 мм) видно (рис. 3), что температура поверхности частицы достаточно быстро достигает уровня температуры греющей среды, и последующее развитие процессов тепломассообмена происходит в режиме внутренней задачи. При этом наблюдается значительный градиент температуры по толщине пластины, на основании чего можно сделать вывод, что состав газовой смеси, выходящей

через наружную поверхность частицы, является осредненным по разным стадиям сушки-пиролиза. В то время как в приповерхностных слоях частицы завершается выход летучих веществ, в ее глубине еще идет выделение влаги.

1000

800

о

<£ 600

га о. <и

| 400 |2

200

0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 .мин

Рисунок 2 - Дифференциально-термический анализ березовского бурого угля =28%) угольной частице при температуре греющей среды 800°С

900

800

700

° 600 то" о.

500

то о.

си 400 с

г

£ 300 200 100 о

Рисунок 3 - Динамика температурного поля в угольной частице толщиной 30 мм при температуре греющей среды 800°С

Поэтому для крупных частиц данные об интегральной потере массы и химическом составе выделяющихся газов не позволяют однозначно дифференцировать стадии сушки и пиролиза. В то же время, в практике термической переработки низкосортных углей (бурые и длиннопламенные), имеющих высокую влажность (20-40%), исходное сырье, как правило, не подвергается предварительной сушке. Удаление влаги и летучих веществ осуществляется в пределах одностадийного технологического процесса. При таком подходе дифференциация индивидуальных кинетических процессов выхода летучих веществ и удаления влаги имеет второстепенное значение. Для того чтобы контролировать суммарный процесс, достаточно в любой момент времени иметь информацию об изменении общей массы угольной частицы (рис. 4). В связи с этим в дальнейшем предлагается рассматривать суммарный брутго-процесс сушки-пиролиза, который описывается единым уравнением кинетики. Такое решение вполне оправдано для целей моделирования и расчета промышленных реакторов.

0 10 20 30 40 50 60 мин

Рисунок 4 - Динамика потери относительной безразмерной массы угольной частицы толщиной 30 мм при постоянной температуре греющей среды

Гравиметрические исследования процесса термообработки узких фракций бурого угля Бородинского месторождения (^^=47-48%, V/ =28-30%) в инертной атмосфере при температурах от 600 до 900 °С привели к следующим вьюодам. Частицы размером менее 6 мм могут считаться термически тонкими, поскольку в этом случае динамика потери массы навески не зависит от размера частиц. Увеличение размера частиц свыше 6 мм приводит к ощутимому замедлению потери массы. Основным фактором, от которого зависит динамика процесса, является температура греющей среды. Качественное различие динамики потери массы при разных температурах сводится главным образом к изменению угло-

вого коэффициента кинетической кривой. Причем, как и в случае пиролиза толстых угольных пластин (рис. 4) сохраняется примерное постоянство углового расстояния между графиками, построенными для температур 600, 700, 800 и 900°С.

С целью обобщения результатов экспериментальных исследований и углубления понимания механизма термической обработки угольных частиц была разработана математическая модель двухстороннего нагрева одиночной частицы в форме плоской пластины, дополненная уравнением формальной кинетики суммарной потери массы влаги и летучих веществ. Для большей общности получаемых результатов и уменьшения числа параметров представим ее в безразмерном виде:

гвв д2в адг.

- = -<р ехР --!..(*).

Краевые условия: Ро = 0: в(Х) = 0; ЩХ) = 1.

дв

0: —

ах

= ВЦ\-в\х__х).

= 0;

Х-О дХ

Здесь приняты следующие обозначения величин: е(Ы > 0) = 1, е{И < 0) = 0;

л = ^ =_—_>

тс-т0 Р$й-Рзр 1 1 К Щс-т0)

_ КЬ . 2 = ЗЛё1оЛР»0; р0 -р01 - безразмерная продолжитель-

/ / \ /гтч яч X ДУ 0,01

(ср)5(Тс-Т0)

ность удаления суммарных летучих веществ; ЩЫ^)- обобщенная функция

Хэвисайда, определяющая границу действия теплового эффекта испарения влаги.

В численных расчетах использовались теплофизические свойства угля, полученные на основе обработки собственных экспериментальных данных. Уравнение формальной кинетики нулевого порядка с параметрами к0 = 0,2 с"1; Е = 25000 Дж/моль описывает потерю массы при нагреве термически тонких частиц бородинского угля с достоверностью аппроксимации не менее 0,95.

На рисунке 5 представлена корреляция экспериментальных и рассчитанных на модели данных по продолжительности суммарной стадии сушки-пиролиза угольных частиц в интервале размеров от 2,5 до 12,5 мм для температур 700, 800 и 900°С. Коэффициент корреляции данных равен 0,94.

Полученные в этом разделе экспериментальные и численные результаты по термической обработке частиц бурого угля в дальнейшем использованы в качестве основы для разработки нового класса технологий серии ТЕРМОКОКС.

s с

I

s

300 ■

200 ■

©

5 (0 a

100

300

400

0 100 200

эксперимент, сек

Рисунок 5 - Корреляция расчетных и экспериментальных данных продолжительности сушки-пиролиза угольных частиц размером от 2,5 до 12,5 мм

Четвертый раздел посвящен исследованию технологии частичной газификации углей (окислительной карбонизации) в слоевых аппаратах с использованием обращенного дутья (схема с обратной тепловой волной) -ТЕРМОКОКС-С. Она имеет принципиально важные отличия от классической слоевой технологии: 1) получаемый газ не содержит продуктов пиролиза (прежде всего конденсируемых смолистых веществ); 2) путем изменения управляющих параметров обеспечивается возможность осуществления как полной, так и частичной газификации угля (окислительной карбонизации).

Трансформация угля в комбинированном производстве на основе технологии ТЕРМОКОКС-С осуществляется по следующей термокинетической схеме:

(W-V) ^ К -

кокс

Q С + (С02, Н20)—► (СО+ Н2) горючие компоненты (W+V) + air -J-». (ОСЬ. H2O.N2)-

прод. горения тепл. энергия

Здесь: У - уголь; W - влага; V - летучие компоненты; К - коксовый остаток; С - углерод; air - воздух.

Эта технология впервые была реализована в опытно-промышленном исполнении под руководством автора еще в 1996 году (патенты РФ №№ 2014882, 2014883). Однако до сих пор оставался не раскрытым физико-химический

механизм распространения обратной тепловой волны в слоевой системе «угольные частицы - фильтрующийся газовый окислитель». В экспериментах с бурым углем доказано, что скорость тепловой волны с температурой во фронте около 780°С в монолитном образце не превышает 3 см/ч, а в слоевых газификаторах с зернистой засыпкой угля, продуваемой встречным потоком холодного воздуха, она находится в интервале 10-40 см/ч, т.е. на порядок выше. Причем скорость волны существенным образом зависит от концентрации кислорода в дутье и может достигать 1 м/ч при использовании чистого кислорода.

В известных работах по математическому моделированию процесса слоевой газификации, как правило, используется одномерное приближение сплошной среды с эффективным коэффициентом теплопроводности дисперсной фазы, который выполняет роль формального подстроечного параметра модели. При этом физический механизм теплопередачи, обеспечивающий продвижение тепловой волны по слою угля, остается закрытым.

На рисунке 6 представлена фотография зоны физико-химических превращений при газификации бурого угля с размером частиц 3-5 мм. Тепловая волна движется навстречу потоку холодного воздушного дутья. Скорость ее продвижения контролируется скоростью поступления горючих веществ в газовый поток, фильтрующийся между частицами (при условии достаточной для горения концентрации кислорода в этом потоке). А процесс выделения летучих веществ, в свою очередь, лимитируется темпом прогрева угольных частиц. В силу преобладания радиационного механизма передачи тепла по слою угля зона подогрева угольных частиц определяется глубиной проникновения лучистого потока и имеет толщину порядка калибра частиц. От раскаленных частиц во фронте тепловой волны радиационный поток направляется на оптически доступную поверхность противолежащих холодных частиц. Таким образом, они нагреваются только с одной стороны, с которой и начинается выход летучих веществ и последующее их воспламенение (стадия II на рис.7). Горение летучих веществ развивается в диффузионном режиме в тонком приповерхностном слое (горящий погранс-лой). Через какое-то время горение летучих веществ охватывает всю поверхность частицы, но ее ядро еще остается сравнительно холодным. И постепенно

генераторный газ

| | |

воздушное дутье

Рисунок 6 - Газификация угля в обратной тепловой волне

I п ш

Олуч. I i 11

Рисунок 7 - Стадии механизма теплопередачи в слое крупных частиц угля

тыльная сторона рассматриваемой частицы начинает излучать тепло на нижележащие частицы, инициируя зажигание летучих веществ на их фронтальной поверхности (стадия III). Из-за низкой эффективной теплопроводности радиальный градиент температуры в приповерхностном слое частицы быстро падает. Это приводит к тому, что процесс прогрева и соответственно пиролиза распространяется с большей скоростью по приповерхностному слою, чем вглубь частицы. Таким образом, при слоевой газификации с обращенным дутьем определяющим механизмом в процессе теплопередачи по слою угля является радиационный теплообмен между частицами, обусловленный поверхностным горением летучих веществ и углерода. Он объясняет кажущийся парадокс, который заключается в том, что при газификации с обращенным дутьем тепловая волна распространяется по продуваемому слою угля навстречу холодному газовому потоку с гораздо большей скоростью, чем это допускает коэффициент молекулярной теплопроводности угля.

В экспериментах описанный механизм теплопередачи косвенно подтверждается тем, что при высоких скоростях тепловой волны продуктовый газ оказывается забалластированным смолистыми веществами, которые выходят из частиц угля после прохождения тепловой волны. Этот эффект усугубляется при карбонизации каменных углей, которые имеют более замедленную кинетику выхода летучих веществ. Поэтому пиролиз частиц угля продолжается далеко позади фронта тепловой волны, а омывающий их газовый поток уже не содержит свободного кислорода, необходимого для сгорания летучих веществ.

Для исследования процесса слоевой газификации угля с обращенньм воздушным дутьем был изготовлен экспериментальный реактор периодического действия (рис. 8) диаметром 300 и высотой 1400 мм. Разовая загрузка угля составляла примерно 55 кг бурого угля или около 65 кг каменного угля. Химический состав осушенного газа измерялся газоанализатором «ГАММА-100». По высоте засыпки угля размещены 7 защищенных хромель-алюмелевых термопар ТХА 9425 с показателем тепловой инерции 3 с. В описанных ниже экспериментах в качестве сырья использовался бурый уголь Бородинского месторождения. Для оценки влияния размера частиц угля на исследуемые показатели использовались узкие фракции 1-3, 3-5 и 5-8 мм, а также расширенная фракция 3-10 мм с равномерным распределением размеров частиц. Исследованный диапазон

расходов воздуха от 0,02 до 0,13 м3/(м2с) охватывает область режимов от частичной до полной газификации угля. Степень конверсии угля однозначно определяется расходом окислителя.

Рисунок 8 - Принципиальная схема экспериментального стенда

В экспериментах измерялись и рассчитывались следующие характеристики процесса газификации:

- скорость перемещения фронта термохимических превращений по слою

засыпки (скорость тепловой волны);

- скорость потери массы угля;

- удельный выход, химический состав и калорийность получаемого газа;

- выход твёрдого продукта (в процентах от массы исходного угля) и его

теплота сгорания;

- максимальная температура во фронте тепловой волны.

Скорость процесса газификации определялась по суммарной потере массы твердой фазы и по выходу газообразного продукта.

Как следует из рисунка 9, скорость процесса газификации бурого угля линейно возрастает с расходом воздуха и практически не зависит от размера частиц. Только в области высоких расходов наблюдается очень незначительное снижение скорости для крупных частиц. Одновременно со скоростью газификации увеличивается и скорость движения тепловой волны по слою угля (рис. 10). Действительно увеличение выхода горючих веществ приводит к возрастанию максимальной температуры во фронте тепловой волны (рис. 11) и,

Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

Рисунок 9 - Зависимость скорости процесса газификации от расхода воздуха

О 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

Рисунок 10 - Зависимость скорости движения тепловой волны от расхода воздуха и размера частиц

соответственно, к увеличению ее скорости. Однако, здесь проявляется заметное влияние размера частиц. Так, в области высоких расходов дутья скорость волны для фракции 1-3 мм примерно на 40% больше, чем для фракции 5-8 мм. Этот вывод очень важен для практических приложений. Интересно отметить, что при сохранении среднего размера частиц (6,5 мм) расширение диапазона фракции с 5-8 мм до 3-10 мм несколько увеличивает скорость волны.

о

,- 900

о о. -9-га

800

700

600

500

^__Е -а

-------------- ------------- * —.........- ♦ ---------

I ♦ 1-3 мм □ 3-5 мм ▲ 5-8 мм О 3-10 мм

1 1 !

0,02

0,12

0,14

0,04 0,06 0,08 0,1 Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

Рисунок 11 - Зависимость температуры во фронте тепловой волны от расхода воздуха

Этот эффект можно тоже отнести на счет повышенной температуры во фронте. Влияние размера частиц на рассматриваемый показатель не противоречит слабой зависимости скорости потери массы от фракционного состава сырья, поскольку с увеличением скорости волны для мелких частиц снижается степень конверсии угля, т.е. возрастает выход твёрдого остатка.

40

30

20

10

Я* ЁК ч

N □ V 4 ->

и* о N N _ сК

с 'тз

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

0,14

Рисунок 12 - Зависимость выхода твёрдого остатка и сырого газа от расхода воздуха

Из представленных на рисунке 12 данных следует, что при низких расходах дутьевого воздуха происходит частичная газификация угля с максимальным выходом твёрдого остатка. Такой режим представляет интерес для целевого получения твердого продукта (среднетемпературного кокса). Удельный выход газа при этом минимален, а его калорийность довольно низкая (рис. 13), т.е. он является побочным продуктом. При больших расходах воздуха достигается максимум удельного выхода газа (рис. 12) и его калорийности (рис. 13), а выход твердого остатка снижается до минимума, и он представляет собой зольный остаток с небольшим количеством остаточного углерода.

4

3,5 3 2,5 2 1,5 1

,—, г-1 □

□ - □ и 1

__А

и У ♦ 1-3 мм □ 3-5 мм ▲ 5-8 мм О 3-10 мм

& ♦

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

Рисунок 13 - Зависимость теплоты сгорания сырого газа от расхода воздуха

Таким образом, в исследованном диапазоне удельных расходов дутьевого воздуха возможна реализация двух экономически целесообразных режимов (рис. 14):

1) окислительная карбонизация: производство среднетемпературного кокса в интервале расходов воздуха 0,02-Ю,05 м3/(м2-с);

2) газификация угля: производство низкокалорийного генераторного газа в интервале расходов воздуха 0,10-Ю, 13 м3/(м2-с).

Исходя из представленных выше результатов влияния размеров частиц на интенсивность и производительность процесса, для производства газа следует использовать мелкофракционный уголь. При окислительной карбонизации показатели процесса практически не зависят от фракционного состава исходного угля. В промежуточной области твёрдый остаток и горючий газ производятся в соизмеримых количествах. Однако и физико-химические характеристики, и удельные выходы обоих продуктов сравнительно невысоки, поэтому эта область режимов не представляет практического интереса. При дальнейшем увеличении расхода воздуха свыше 0,13 м3/(м2-с) процесс газификации постепенно

трансформируется в процесс горения угля: монотонно возрастает содержание С02 и Н20 в газе и понижается его теплота сгорания.

-- 2Й ЗОНА

КАРБОНИЗАЦИЯ БУРОГО УГЛЯ НЕКОММЕРЧЕСКИХ

РЕЖИМОВ ГАЗИФИКАЦИЯ БУРОГО УГЛЯ

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 Удельный расход воздуха, м3/(м2с)

Рисунок 14 - Диаграмма режимов переработки бурого угля в слоевом процессе с обратной тепловой волной

Технология ТЕРМОКОКС-С рекомендуется для переработки твердых топ-лив низкой степени метаморфизма (торфа, бурого и длиннопламенного угля) в газовое топливо энергетического назначения, для производства углеродных сорбентов из бурого угля с получением попутного газа, для переработки длиннопламенного угля в кокс металлургического назначения с получением попутного газа.

Пятый раздел посвящен исследованию технологии частичной газификации утлей (окислительной карбонизации) с использованием техники кипящего слоя.

Трансформация угля в комбинированном производстве на основе технологии ТЕРМОКОКС-КС осуществляется по следующей термокинетической схеме:

У —► (\\4-V) + К -*■ кокс

С + (С02.Н20)™^{С0+Н2) + ай'11—

А

I

(W+V)+air I -г--(С02. Н2О.Щ-

' тепл. энергия

■ прод. горения . тепл.энергия

Здесь: У - уголь; W - влага; V - летучие компоненты; К - коксовый остаток; С — углерод; air I и air II - соответственно первичное и вторичное воздушное дутье.

Для исследования частичной газификации угля в кипящем слое была сооружена стендовая установка производительностью до 200 кг/час по углю

(рис. 15). Она представляет собой вертикальную шахту прямоугольного сечения.

Зона кипящего слоя футерована шамотным кирпичом и имеет размеры в плане 520 х 55 мм. Для измерения температурного поля в объеме слоя размещено 5 хромель-алюмелевых термопар. Загрузка угля осуществляется питателем с регулируемым расходом с одной стороны ванны кипящего слоя, а вывод твердого продукта - с противоположной стороны. Газообразные продукты и пылевой унос дожигаются в верхней части шахты. Сжатый воздух подается через решетку колпачкового типа с высоким сопротивлением, что обеспечивает равномерное распределение дутья по горизонтальному сечению слоя.

Рисунок 15 - Схема экспериментальной установки для термической переработки угля в кипящем слое

На стенде в широком диапазоне изменения режимных параметров выполнено исследование процесса окислительной карбонизации бурого угля Березовского месторождения - характерного представителя углей Канско-Ачинского бассейна.

На первом этапе были выполнены поисковые работы на узких фракциях (монофракции) с размером частиц 3-5, 5-8, 8-10, 10-15 мм. Главная цель заключалась в определении условий максимального выхода кокса приемлемого качества при разных расходах реагентов и температурах обработки, а также оценка влияния размера частиц на основные показатели процесса. Конечный продукт анализировался на зольность и остаточное содержание летучих веществ. Пробы отбирались в емкость, продуваемую аргоном, и находились в ней до полного охлаждения. Определяющие показатели процесса переработки угля зависят главным образом от температуры в основной, достаточно однородной зоне

кипящего слоя, которая формируется сразу после участка загрузки угля. Температура практически не зависит от фракционного состава угля, а однозначно определяется соотношением расходов угля и воздуха (Овозд/Оугля, м3/кг). На рисунке 16 представлена сводная зависимость температуры кипящего слоя от этого параметра, полученная в экспериментах на узких фракциях угля, а также на трех расширенных фракциях (полифракции): 3-10 мм, 5-15мм, 0-15мм. Основной вывод из результатов, полученных в экспериментах с узкими фракциями, заключается в том, что определяющий вклад в формирование показателей процесса переработки полифракционного угля вносят частицы размером 27 мм. Более мелкие частицы выносятся из слоя и не попадают в состав продуктового кокса. А более крупные частицы подвергаются термодроблению, в результате которого пополняется основная фракция, а также мелкодисперсный унос. Таким образом, даже при использовании самых крупных фракций угля, например, 10-15 мм, на выходе из аппарата получается кокс с размером частиц не крупнее 5-7 мм. Мелкодисперсные частицы, которые образуются в результате термодробления или изначально присутствуют в широкой полидисперсной фракции угля, выносятся из кипящего слоя и дожигаются в зоне подачи вторичного дутья. Кроме того, часть кокса расходуется на гетерогенное реагирование с кислородом воздуха (горение), а также с С02 и Н20 (частичная газификация).

900 т---!--г-

а

& 500 --------

Q.

<D С

5 400 --------

300 -I-------

0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 Отношение расходов воздуха и угля, м3/кг

Рисунок 16 - Зависимость температуры кипящего слоя от соотношения расходов воздуха и угля (монофракции, полифракции)

На рисунке 17 обобщены экспериментальные данные, полученные при переработке фракции 0-15 мм. На основании их анализа для промышленного технологического регламента был рекомендован режим переработки бурого угля в

интервале температур 700-800°С, в пределах которого обеспечивается двухпа-раметрический оптимум: зольность на уровне 10%, остаточное содержание летучих веществ в пределах 8-10%, а также приемлемый из экономических соображений выход коксового продукта - около 30%.

♦ зольность Д выход летучих О выход кокса

О о О © ___О о

О

0 О О о о

д д —А ж д- Л —*-

—г-*- ^ЗГд д

500

600 700

Температура кипящего слоя, С

800

Рисунок 17 - Сводная зависимость качества и выхода кокса от температуры слоя для полифракции 0-15 мм (разные расходы угля и воздуха)

Как показали исследования бурых углей других месторождений (уголь 2Б Бородинского месторождения и уголь ЗБ Верхнесырского месторождения в Красноярском крае, уголь 2Б Багануурского месторождения в Монголии) все закономерности частичной газификации в кипящем слое, полученные на примере березовского бурого угля, сохраняются.

При работе с обогащаемыми углями была выявлена возможность совмещения в одном аппарате двух технологических процессов - окислительной карбонизации и обогащения. Так, например, в результате переработки бурого угля Багануурского месторождения (Монголия) с исходной зольностью Аа -12,6% за счет аэродинамической сепарации и последующего вывода из кипящего слоя пустой породы был получен среднетемпературный кокс практически с такой же зольностью. Он имел теплоту сгорания около 28 МДж/кг против 13,7 МДж/кг у исходного угля. Аналогичные результаты были получены и при переработке в кипящем слое угля марки Д Черногорского месторождения (Хакасия) с исходной зольностью около 19%. В этом случае полученный кокс имел зольность даже ниже, чем исходный уголь - около 15%.

воздух

Рисунок 18 - Принципиальная схема исполнения технологии ТЕРМОКОКС-КС на базе энергетического котла

На основе выполненных исследований был разработан промышленный технологический регламент переработки березовского бурого угля. Для решения проблем, связанных с аппаратурным оформлением нового процесса, а также его последовательным масштабированием, было разработано и запатентовано технические решение, которое заключается в использовании для этой цели типового котельного агрегата со встроенным реактором окислительной карбонизации угля в кипящем слое (патент РФ № 2359006). Часть воздушного дутья подается в надслоевую зону для дожигания газообразных продуктов газификации и мелкодисперсного уноса. Принципиальная схема этого решения представлена на рисунке 18.

В 2007 году на котельной Березовского разреза (ОАО СУЭК, Красноярский край) выполнена модернизация типового котла КВТС-20 (рис. 19). Его тепловая мощность была снижена из-за местного ограничения по сбыту тепла до 16,3 МВт (14 Гкал/час). В энерготехнологическом исполнении котел потребляет примерно 10,2 т/час березовского бурого угля с теплотой сгорания около 15,5 МДж/кг и, кроме горячей воды, производит примерно 2,5 т/час буроугольного кокса. При средней температуре кипящего слоя около 750°С КПД по суммарной полезной продукции составляет 83%. Примерное распределение полезной тепловой энергии между продуктами: 45% - тепло; 55% - кокс.

Как оказалось, в промышленных условиях за счет более интенсивного истирания в большом объеме кипящего слоя получается кокс более мелкого фракционного состава (0-3 мм). Как следствие, за счет повышенного угара мелкодисперсного уноса фактический выход кокса снизился до 23-24%.

Среднетемпературный кокс, получаемый в результате частичной газификации бурого угля в кипящем слое, является новым рыночным продуктом.

Рисунок 19 - Схема модернизации типового котла КВТСВ-20 для энерготехнологической переработки бурого угля

Он рекомендуется для использования как специальное технологическое топливо в самых разных приложениях: высокореакционный восстановитель (пылевидный и брикетированный) в металлургических процессах, компонент твердого топлива для вдувания в домны, технологическое топливо для цементных и глиноземных печей, сырье для производства бездымного бытового топлива (в виде брикетов).

Технология ТЕРМОКОКС-КС радикальным образом изменяет экономическую эффективность использования бурого угля за счет одновременного производства двух ценных продуктов (аналогия со схемой когенерации), а также экологические показатели котла за счет перехода на сжигание пылегазового топлива с незначительной концентрацией твердой фазы (около 6-8% от массового расхода угля) и практически полного исключения золошлаковых отходов.

Шестой раздел посвящен разработке нового технологического решения проблемы эффективного использования угля для производства синтез-газа или водорода, которое также основано на концепции ТЕРМОКОКС. Главным и единственным фактором, привлекающим интерес к глубокой переработке угля в жидкие углеводороды (включая синтетическое жидкое топливо - СЖТ) является низкая стоимость сырья. В технологических схемах прямого ожижения угля, так или иначе, встает вопрос получения дешевого водорода (как правило, через стадию газификации угля), что само по себе является одной из крупнейших проблем мировой энергетики. В схемах косвенного ожижения лимитирующим фактором являются высокие затраты на стадию получения синтез-газа.

Таким образом, проблема производства СЖТ из угля сводится к проблеме получения дешевого синтез-газа путем газификации угля. На сегодняшний день

эффективность традиционных схем газификации угля по существу приблизилась к термодинамическому пределу, т.е. КПД газификации практически невозможно увеличить на значимую величину. Автором показано, что капитальные затраты на строительство завода газификации угля по пяти наиболее популярным технологиям различаются в пределах 15%. В то же время, доля стадии газификации угля в капитальных затратах всего производства СЖТ составляет не более 10%. Поэтому вне зависимости от выбора конкретного способа газификации экономические показатели производства СЖТ из угля подавляющим образом зависят только от одного параметра - разницы в ценах на уголь и нефть.

Концепция ТЕРМОКОКС позволяет разорвать эту однозначную взаимосвязь за счет использования принципа технологического комбинирования, т.е. одновременного производства двух ценных продуктов в рамках единой технологии. Только такое решение обеспечивает возможность радикального снижения себестоимости синтез-газа. Новая технология (рис. 20) является результатом последовательного развития технологии ТЕРМОКОКС-С и заключается в частичной газификации малозольного угля (допускается использование углей марки 2Б, ЗБ и Д) в слоевых реакторах с использованием обращенного кислородного дутья для одновременного производства синтез-газа и среднетемпера-турного кокса. Она запатентована под наименованием ТЕРМ0К0КС-02 (патент РФ № 2345116).

4

"■О

С02

Продукция:

бензин

Ог

блок газификации угля

переработка газа

" " ! диз. топливо

Рисунок 20 - Принципиальная схема технологии ТЕРМ0К0КС-02

Трансформация угля в комбинированном производстве на основе технологии ТЕРМ0К0КС-02 осуществляется по следующей термокинетической схеме:

У-► (ЛУ+У) + К-К кокс

: *

:<3 С - (СО т. Н20)—► (СО+ НО -»синтез-газ

! ; Т

: (\У-У) - Од-^ (С02. Н20) -► прод. горения

■...................................................................* тепл. энергия

Здесь: У - уголь; \У - влага; V - летучие компоненты; К - коксовый остаток; С — углерод.

В таблице 1 приведены основные показатели технологии, полученные на основе экспериментов с бородинским бурым углем на лабораторной установке производительностью около 60 кг/час.

В отличие от классических слоевых газификаторов типа ИЛЮ1 на пароки-слородном дутье, в данной технологии органические продукты термического разложения угля подвергаются газификации внутри аппарата. Как следствие, продуктовый газ не содержит смолистых веществ. Поэтому при переработке синтез-газа не образуются отходы в виде

Таблица 1 — Основные технические показатели технологии ТЕРМОКОКС-Ог

Показатели Значение

Удельный расход дутья, м3/(м2'час) 141,5

Максимальная температура в слое, °С 770

Удельный расход угля на поперечное сечение реактора, кг/^-час) 526

Скорость движения фронта газификации , м/ч 0,7-75

Удельный выход сырого газа на поперечное сечение аппарата, м /(м2-час) 418

Удельный выход сырого газа на 1 т угля, м3/т 794

Удельный выход твёрдого продукта на 1 т угля, т/т 0,3

Удельная теплота сгорания сырого газа, ккал/м3 1508

Температура газа на выходе из газификатора, °С 350

Избыточное давление газа после газификатора, кПа 10-20

Удельная теплота сгорания сухого газа, ккал/м3 1625

фенолов, бензпирена и прочих высокотоксичных веществ. Соответственно из технологической схемы исключаются установки для отмывки газа от смолистых веществ, а также для их последующей утилизации. Однако главный экономический эффект в новой технологии достигается за счет комбинирования двух технологических процессов в едином аппаратурном комплексе - производство синтез-газа и среднетемпературного кокса (табл. 2). Прибыль от продажи термококса позволяет снизить себестоимость синтез-газа. Собственно стадия синтеза жидких углеводородов является высокоэффективным технологическим процессом и здесь в обозримом будущем не предвидится ощутимого сокращения затрат.

Таблица 2 - Сравнение эффективности производства СЖТ на базе классической технологии слоевой газификации угля и технологии ТЕРМ0К0КС-02

Показатели SASOL TEPMOKOKC-Oj

Капитальные затраты 400 млн. USD 410 млн. USD

Производство жидких продуктов 150 тыс. т/год 150 тыс. т/год

Производство кокса - 700 тыс. т/год

Объем продаж 100,5 млн. USD 240,5 млн. USD

Себестоимость продукции 60 млн. USD 115,5 млн. USD

Чистая прибыль (налог 20%) 32,4 млн. USD 100 млн. USD

Простой срок окупаемости инвестиций -12 лет ~ 4 года

За счет радикального удешевления синтез-газа себестоимость 1 т жидких продуктов в технологии ТЕРМ0К0КС-02 в 2 раза ниже, чем в других технологиях, в т.ч. в классической технологии БА^ОЬ. Добиться такого результата за счет усовершенствования классических технологий в принципе невозможно.

В седьмом разделе обсуждаются экономические и экологические аспекты промышленного использования технологий серии ТЕРМОКОКС. Обосновано предложение о создании на базе углей Канско-Ачинского бассейна энергометаллургического комплекса нового поколения.

Для сравнения технологии комбинированного производства тепловой энергии и кокса на базе энергетического котла (ТЕРМОКОКС-КС) с классической когенерацией использованы проектные показатели энерготехнологического комплекса и строящегося энергоблока (соответственно на ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 в г. Красноярске). Результаты в пересчете на эквивалентные расходы угля (табл. 3) указывают на безусловное преимущество технологии ТЕРМОКОКС-КС по целому ряду технико-экономических и экологических показателей.

Таблица 3 - Сравнение эффективности технологии ТЕРМОКОКС-КС и классической когенерации

Наименование показателя Когенерация ТЕРМО КОКС-КС

Теплота сгорания потока угля 50 т/час 190 Гкал/час 190 Гкал/час

Тепловой КПД котла 92% 92%

Доля полезной энергии в виде электроэнергии или кокса 35% (71,3 МВт) 55% (96,25 Гкал/час)

Отпускная цена электроэнергии и кокса (брикет) 0,4 руб/кВт-час = 465 руб/Гкал 8000 руб/т = 1142 руб/Гкал

Отпуск тепловой энергии 113,5 Гкал/час 78,75 Гкал/час

Отпускная цена тепловой энергии 400 руб/Гкал 400 руб/Гкал

Окончание таблицы 3

Годовой объем продаж по двум продуктам (7500 час/год) 554 млн руб 1060,5 млн руб

Удельные кап. затраты на 1 кВт установленной мощности по эл. энергии или коксу 45-55 тыс. руб 8-10 тыс. руб

Сложность энергетического комплекса с позиции надежности Котея - турбина -генератор Котел - брикетная установка

Экологическая характеристика технологии - выброс продуктов сгорания угля; - летучая зола; - золошлак - выброс продуктов сгорания газовой компоненты угля

Таблица 4 — Сравнение экологических показателей технологии ТЕРМОКОКС-С и эквивалентно замещаемых ею классических технологий

Наименование параметров Технология ТЕРМОКОКС-С Замещаемые технологии

Краткая характеристика технологии Производство кокса в слоевом газификаторе со Получение тепловой энергии в Производство кокса в шахтных

сжиганием горю- угольном печах

чего газа в ко- котле

тельной

Производство кокса, т 1 - 1

Удельный расход угля, т/т кокса 1,9 0,52 1,49

Производство тепловой энергии, ГДж 12,46 12,46 -

Объем дымовых газов, нм3 6161 3585 1151

Удельные выбросы, кг/т кокса:

-н2о 858 295 332

-со2 1473 1180 226

-т 0,641 2,366 -

- ЯОх 1,109 1,792 2,068

- пыль 0,062 0,753 -

- Н2Б - - 0,29

- СО - - 60

- СН4 - - 2,83

- фенолы - смола — - 0,076 0,044

Всего вредных веществ (ЫОх, ЗОх, пыль, Н28, СО, СЩ, фенолы, смола), 1,81 4,88 65,3

На примере технологии ТЕРМОКОКС-С выполнено сравнение экологических показателей производства с аналогичными показателями эквивалентно замещаемых классических аналогов (табл. 4). Комбинированное производство среднетемпературного кокса и горючего газа, используемого для получения

тепловой энергии, позволяет существенно снизить выбросы в атмосферу по сравнению с классическими технологиями эквивалентной мощности - полукоксованием в шахтных печах, выработкой тепла на угольной ТЭЦ. Удельные выбросы NOx и SOx снижаются в 3-4 раза, выбросы неорганической пыли - в 12 раз. Суммарные выбросы вредных веществ снижаются в примерно в 35-40 раз, главным образом за счет радикального снижения выброса оксида углерода.

Суммарные выбросы вредных веществ 2-го класса опасности (NOx, H2S, фенолы, смолистые вещества) уменьшаются в 4-5 раз, 3-го класса (S0X, пыль неорганическая, метан) - в 6 раз. Кроме того, по сравнению с вариантом получения тепловой энергии в угольном котле в технологиях ТЕРМОКОКС исключается образование золошлаковых отходов.

Сроки окупаемости инвестиций в различных проектах с использованием технологий серии ТЕРМОКОКС находятся на уровне 1,5-3 лет с начала эксплуатации производства.

В настоящее время на различных стадиях предпроектной проработки, технико-экономического обоснования, проектирования и строительства находятся следующие проекты на основе технологий серии ТЕРМОКОКС:

• Строительство газогенераторных блоков мощностью от 3 до 5 Гкал/час для обеспечения газовым топливом зерноперерабатывающих предприятий Красноярского края.

• Строительство котельной энерготехнологического типа (4-х котла КЕ-10), п. Шушенское, Красноярский край.

• Строительство котельной энерготехнологического типа с параллельным производством сорбентов, г. Ужур, Красноярский край

• Строительство энерготехнологического комплекса на базе типового котла КВТК-100 (комбинированное производство буроугольного кокса металлургического назначения и тепловой энергии), ТЭЦ-2, г. Красноярск.

• Модернизация ТЭЦ-2 (2 котла БКЗ-75) под производство бездымного бытового топлива (брикеты), г. Улан-Батор, Монголия.

• Строительство энерготехнологического комплекса по переработке 400 тыс. т/год угля марки Д в коксовый орех с параллельным производством тепла и электрической энергии, Кемеровская область.

Низкая себестоимость производства и высокая реакционная способность буроугольного кокса обеспечивают широкие возможности для его использования, как в усовершенствованных, так и принципиально новых (бездоменных) технологиях получения железа. Еще в середине 70-х годов на заводе «Сибэлек-тросталь» (г. Красноярск) было выплавлено около 80 тыс. т стали по бездоменной схеме с прямым вдуванием в расплав шихты кокса из бородинского бурого угля. В настоящее время в связи с резким удорожанием классического кокса это направление получило новый импульс за рубежом и в нашей стране. Лидеры японской сталелитейной отрасли (JFE Steel, Nippon Steel, Sumitomo Metal Industries, Kobe Steel) совместными усилиями в 2011 г. должны завершить разработку технологии производства железо-коксовых гранул (ferro-coke naggets) -нового вида сырья для производства стали и ферросплавов. В 2010 году фирма

Kobe Steel выполнила тестирование партии кокса из березовского бурого угля и выдала положительное заключение о возможности его использования в этой технологии. Таким образом, комбинированное производство тепловой энергии и буроугольного кокса обеспечивает базис для создания металлургии нового поколения - без использования классического кокса.

В заключении обобщены основные результаты исследований и выводы по научным и практическим результатам работы.

Приложения содержат материалы по практическому использованию результатов работы.

В качестве примера приведены спецификации кокса, получаемого в процессах ТЕРМОКОКС-С и ТЕРМОКОКС-КС из разных углей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и научно обоснована новая концепция энерготехнологического использования углей с высокой влажностью и большим выходом летучих веществ (ТЕРМОКОКС), обеспечивающая высокий уровень экономической и экологической эффективности. За счет использования кластерной схемы производства она распространяется на область малой и средней энергетики и позволяет достичь кратного снижения себестоимости тепловой энергии в жилшцно-коммунальном секторе.

2. В рамках концепции ТЕРМОКОКС на основе результатов исследования термической обработки крупных частиц бурого угля разработана серия новых энергоэффективных технологий переработки угля, а также методики расчета соответствующих технологических процессов и технологические регламенты, которые используются проектно-конструкторскими организациями.

3. Экспериментально определены области экономически целесообразных режимов для осуществления частичной и полной газификации угля на воздушном дутье в слоевых системах с обратной тепловой волной. На основе полученных результатов разработана технология ТЕРМОКОКС-С и ее аппаратурное оформление (патенты РФ М» 2014882, 2014883, 2299901). Выполнено технико-экономическое и экологическое обоснование сфер промышленного применения вариантов технологии, а также продуктов переработки угля.

Построено промышленное предприятие по производству углеродных сорбентов и энергетического газа из бурого угля, г. Красноярск, 1996 г. (патенты РФ №№ 2014882, 2014883, 2299901) и первая очередь (демонстрационный блок) предприятия по производству бездымных брикетов и энергетического газа из бурого угля, г. Улан-Батор, Монголия, 2008 г. (патенты ЕПА: №№ 008111, 007801, 007799).

4. Экспериментально определена область оптимальных технологических параметров для осуществления частичной газификации угля в кипящем слое. На основе полученных результатов разработана технология ТЕРМОКОКС-КС (патент РФ № 2285715) и ее аппаратурное оформление в виде модернизированного энергетического котла для совместного производства тепловой энергии и средне-температурного кокса (патент РФ № 2359006). Выполнено технико-

экономическое обоснование сфер промышленного применения этой технологии, а также ее продукции.

Построена опытно-промышленная установка на базе типового угольного котла КВТС-20, г. Шарыпово, Красноярский край, 2007 г.

5. На основе результатов исследования частичной газификации угля на кислородном дутье в слоевой системе с обратной тепловой волной разработана технология ТЕРМОКОКС-Ог (патент РФ № 2345116), которая обеспечивает кратное снижение себестоимости производства синтез-газа для последующего синтеза углеводородов.

6. На основе обобщения результатов опытно-промышленной эксплуатации технологий серии ТЕРМОКОКС с учетом новейших тенденций в мировой и отечественной черной металлургии предложено использовать концепцию ТЕРМОКОКС в качестве технологической платформы для создания энергометаллургического комплекса нового поколения на базе углей Канско-Ачинского бассейна. Реализация этого предложения обеспечит перевод данного месторождения в категорию стратегических ресурсов страны.

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях

и патентах:

Монографии

1. Исламов, С.Р. Энерготехнологическая переработка углей: монография/ С.Р. Исламов. - Красноярск: Поликор, 2010. - 224 с.

2. Исламов, С.Р. Использование буроугольного полукокса в качестве пылеугольного топлива в доменной плавке// С.Р. Исламов, C.JI. Ярошевский, A.B. Кузин, З.К. Афанасьева - Донецк: УНИТЕХ, 2008. - 68 с.

Статьи в периодических изданиях из перечня ВАК

3. Исламов, С.Р. Расчет пылеугольной газификации с использованием равновесной модели / С.Р. Исламов, В.А. Суслов, В.В. Иванов // Химия твердого топлива. - 1987.-№ 4.-С. 103-106.

4. Исламов, С.Р. Расчет основных технологических параметров при газификации канско-ачинских углей в пылевидном состоянии / С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. - 1991. -№ 1.- С. 127-130.

5. Исламов, С.Р. Экономический анализ крупномасштабного производства синтез-газа из канско-ачинского угля / С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. - 1991. -№ 2-С. 59-64.

6. Степанов, С.Г. Математическая модель газификации угля в слоевом реакторе / С.Г.Степанов, С.Р.Исламов // Химия твердого топлива. - 1991. -№2,- С. 52-58.

7. Степанов, С.Г. Технология совмещенного производства полукокса и горючего газа из угля / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Уголь. -2002.-№ 6.-С. 27-29.

8. Степанов, С.Г. Автотермическая технология получения углеродных сорбентов / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, С.Р. Исламов // Кокс и химия. - 2003. -№>6.-С. 23-28.

9. Степанов, С.Г. Энерготехнологическое использование канско-ачинских углей / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Палыпин и др. // Уголь. - 2003. -№ 7. - С. 39-44.

10. Исламов, С.Р. О новой концепции использования угля/ С.Р. Исламов // Уголь. - 2007. - № 5. - С. 67-69.

11. Исламов, С.Р. Энерготехнологическая переработка бурого угля в типовом котельном агрегате/ С.Р. Исламов // Промышленная энергетика. - 2008. -Ка 2.-С. 25-28.

12. Михалёв, И.О. Формальная кинетика выхода летучих веществ веществ при термической деструкции частиц бурого угля / И.О. Михалёв, С.Р. Исламов И Кокс и химия. - 2009. - № 2. - С. 9-11.

13. Исламов, С.Р. Переработка бурого угля по схеме энерготехнологического кластера/ С.Р. Исламов // Уголь. - 2009. - Ks 3. - С. 65-67.

14. Михалёв, И.О. Экспериментальное исследование обращенного процесса слоевой газификации угля / И.О. Михалёв, С.Р. Исламов // Физика горения и взрыва. - 2009. - Т. 45, № 6. - С. 57-62.

15. Исламов, С.Р. Энерготехнологическое использование угля на основе процесса слоевой газификации «ТЕРМОКОКС-С» / И.О. Михалёв, С.Р. Исламов II Промышленная энергетика. - 2009. - № 10. - С. 2-4.

16. Логинов, Д.А. Экспериментальное исследование карбонизации бурого угля в кипящем слое/ Д.А. Логинов, С.Р. Исламов // Кокс и химия. - 2010. -№ 5. - С. 20-23.

Статьи в периодических изданиях, материалах международных и всероссийских конференций

17. Степанов, С.Г. Моделирование процессов тепломассообмена при газификации угольной пыли / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.П. Баскаков // Проблемы тепло- и массопереноса в теплоэнергетических установках с дисперсными потоками: Сб. докл. Междунар. научн. конф. - Минск, 1985. - С. 25-30.

18. Исламов, С.Р. Газификация канско-ачинских углей / С.Р.Исламов, С.Г. Степанов // V Всесоюзн. совещание по химии и технологии твердого топлива: Доклад. - М., 1988. - 11 с. (Препринт Ин-та горючих ископаемых: 639).

19. Исламов, С.Р. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса парокислородной газификации канско-ачинских углей в пылевидном состоянии / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов // Проблемы тепло- и массообмена в современных технологиях сжигания и газификации твердого топлива: Материалы Междунар. семин. - Минск, 1988.-С. 103-110.

20. Степанов, С.Г. Исследование процесса газификации канско-ачинских углей в слоевом газогенераторе на воздушном дутье / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Проблемы газификации углей: Сб. докл. Всесоюзн. симп. - Красноярск, 1991. - С. 25-31.

21. Исламов, С.Р. Экономические и экологические аспекты производства низкокалорийного газа из угля // Проблемы газификации углей: Сб. докл. Все-союзн. симп. - Красноярск, 1991.-С. 19-24.

22. Ворончихина, Т.С. Компьютерная модель нестационарных процессов при слоевой газификации угля/ Т.С. Ворончихина, B.C. Славин, С.Р. Исламов// Сибирский физико-технический журнал. - 1993. - №3. - С. 85-90.

23. 24. Исламов, С.Р. Практический опыт переработки канско-ачинского угля и экономические оценки прямого и косвенного ожижения угля в промышленном масштабе // Переработка углей Канско-Ачинского бассейна в жидкие продукты: Материалы Междунар. Научно-практич. конф. — Красноярск: 1996. -С. 55-58.

24. Степанов, С.Г. Угли КАТЭКа: проблемы и перспективы / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Палыпин, С.Н. Силкин // Энергонадзор. -2003.-Вып. 2.-С. 41-52.

25. Степанов, С.Г. Автотермическая технология переработки некоксующихся углей в полукокс и горючий газ / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, A.A. Гроо // Вестник ТЭК Кузбасса. - 2004. - № 7. - С. 39-44.

26. Исламов, С.Р. Тепломассообмен при пиролизе одиночной частицы в слоевых процессах горения и газификации угля / С.Р. Исламов // Достижения и перспективы развития энергетики Сибири: Сб. докл. IV Междунар. научн.-техн. конф. - Красноярск: СибВТИ, 2005. - С. 365-369.

27. Гроо, A.A. Моделирование процессов тепломассообмена при слоевой газификации угля с обратным дутьем / A.A. Гроо, С.Р. Исламов // Достижения и перспективы развития энергетики Сибири: Сб. докл. IV Междунар. научн.-техн. конф. - Красноярск: СибВТИ, 2005. - С. 373-378.

28. Исламов, С.Р. Экологически безопасная угольная котельная нового типа / С.Р. Исламов, В.Н. Кочетков, С.Г. Степанов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Сб. докл. IV Всеросс. научн.-практ. конф. — Красноярск: КГТУ, 2005. - С. 198-201.

29. Исламов, С.Р. Экологически безопасная угольная котельная нового типа / С.Р. Исламов, В.Н. Кочетков, С.Г. Степанов // Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: Сб. докл. IV Всеросс. научн.-практ. конф. -Красноярск: КГТУ, 2005. - С. 198-201.

30. Исламов, С.Р. Пиролиз крупных частиц бурого угля/ Исламов С.Р. // Горение твердого топлива: Сб. докладов VI Всерос.конф. - Новосибирск, 2006. - С. 54-59.

31. Исламов, С.Р. Современные процессы энерготехнологической переработки угля/ С.Р. Исламов / Актуальные проблемы энергетики: 3-я Междунар. научно-практич. конф. - Екатеринбург, 2007. - С. 88-90.

32. Михалев, И.О. Экспериментальное исследование процесса слоевой газификации угля с обратной тепловой волной/ И.О. Михалев, С.Р. Исламов/ Актуальные проблемы энергетики: 3-я Междунар. научно-практич. конф. - Екатеринбург, 2007. - С. 106-109.

33. Исламов, С.Р. Новые технологии получения полукокса и газа из угля для отопления промышленных печей/ С.Р. Исламов, С.Г. Степанов // Печные ахрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: Труды 1УМеждунар. научн.-практ. конф. - Москва: МИСиС, 2008. - С. 19899.

34. Исламов, С.Р. Экологические аспекты современных технологий энерготехнологической переработки угля / С.Р. Исламов, С.Г. Баякин, И.О. Михалёв // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности. - 2009. -Т. 14, №6.-С. 185-189.

35. Исламов, С.Р. О новом решении проблемы энерготехнологического комбинирования на базе угольного энергетического котла. // EuroHeat&Power Russia. - 2009. - № 11. - С. 10-12.

36. Исламов, С.Р. Концепция теплоснабжения жилищно-коммунального сектора по схеме энерготехнологического кластера // Новости теплоснабжения. -2009,-№2.-С. 24-26.

37. Степанов, С.Г. Отработка технологических режимов процесса автотермической слоевой газификации кузнецких углей и обоснование концепции энерготехнологического комплекса (ЭТК) по глубокой переработке углей, производству электрической и тепловой энергии / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов,

B.Н. Кочетков и др. // Исследования и разработки СО РАН в области энергоэффективных разработок. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2009. - С. 226-238.

Патенты

38. Пат. 2014882 РФ. МКИ В01 J20/20, COI В31/08. Способ получения адсорбента/ С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, B.C. Славин (РФ). -№ 92004035/26; Заявлено 11.11.92; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

39. Пат. 2014883 РФ. МКИ В01 J20/20. Способ получения углеродного адсорбента/ С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). - № 93039409/26; Заявлено 16.08.93; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

40. Пат. 2169166 РФ. МКИ СЮ В 49/04. Способ получения полукокса /

C.Р. Исламов (РФ). - №2000117671; Заявлено 06.07.2000; Опубл. 20.06.2001, Бюл. 17.

41. Пат. 2275407 РФ. МКИ СЮ В 49/02. Способ получения металлургического полукокса/ С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). -№ 2004135326/04; Заявлено 09.12.04; Опубл. 27.04.06, Бюл. 12.

42. Пат. 2278817 РФ. МКИ СЮ В 31/08. Способ получения полукокса и устройство для его осуществления / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). - №2004135328/15; Заявлено 03.12.04; Опубл. 27.06.06, Бюл. 18.

43. Пат. 2287011 РФ. МКИС1013/68 Способ слоевой газификации угля / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). -№ 2005124137/04; Заявлено 29.07.2005; Опубл. 10.11.2006, Бюл. 31.

44. Пат. 2285715 РФ. МКИ С10В 49/10 Способ получения металлургического среднетемпературного кокса / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ). -№ 2005124136/04; Заявлено 29.07.2005; Опубл. 20.10.2006, Бюл. 29.

45. Пат. 2288937 РФ. МКИ С10В 49/10 Способ получения металлургического среднетемпературного кокса / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ). -№ 2005132548/04; Заявлено 24.10.2005; Опубл. 10.12.2006, Бюл. 34.

46. Пат. 2299901 РФ. МКИ С10В 47/04, С10В 53/08, C10J 3/20 Устройство для переработки твердого топлива / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). - № 2005123736/15; Заявлено 27.07.2005; Опубл. 27.05.2007, Бюл. 15.

47. Пат. 2320700 РФ. МКИ С10В 57/06. Способ приготовления пыле-угольного топлива и установка для осуществления способа / М.Б. Школлер, С.Г. Степанов, С.Р. Исламов (РФ). - № 2007102470/04; Заявлено 22.01.2007; Опубл. 27.03.2008, Бюл. 9.

48. Пат. 2339672 РФ. МКИ С10В 49/10 Способ переработки угля в кипящем слое / A.A. Скрябин, А.М. Сидоров, С.Р. Исламов (РФ). -№ 2007127308/04; Заявлено 16.07.2007; Опубл. 27.11.2008, Бюл. 33.

49. Пат. 2359006 РФ. МПК С10В 49/10 Способ переработки угля / С.Р.Исламов, С.Г. Степанов (РФ). - № 2008117266/15; Заявлено 05.05.2008; Опубл. 26.06.2009, Бюл. 17.

50. Пат. 2345116 РФ. МКИ С10В 57/00, C10J 3/02. Способ получения кокса и синтез-газа при переработке угля / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, И.О. Михалев (РФ). -№ 2007131530/04; Заявлено 21.08.2007; Опубл. 27.01.2009, Бюл. 3.

51. Пат. 2376342 РФ. Заявка на патент. МПК C10L5/12 Способ брикетирования полукокса / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, Г.Е. Нагибин (РФ). -№ 2008128230/4; Заявлено 09.07.2008; Опубл. 20.12.2009; Бюл. 35.

52. Заявка на патент. МПК С10В 49/10 Способ переработки угля / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ). - № 2009132220/05; Заявлено 26.08.2009; Решение о выдаче 26.05.2010.

Подписано в печать 12.10.2010. Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 2^/ Тираж 100 экз. Заказ № ¿469

Отпечатано в типографии БИК СФУ 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

Введение

1 Проблемы топливно-энергетического комплекса России

1.1 Тенденции развития угледобычи и угольной энергетики

1.2 Канско-Ачинский буроугольный бассейн как стратегический 20 топливно-энергетический ресурс

1.3 Выводы и постановка задач исследований

2 Разработка энерготехнологической концепции использования 29 углей низкой степени метаморфизма

2.1 Интегральная оценка канско-ачинских углей

2.2 Оценка перспективности известных направлений глубокой 30 переработки угля и их продукции в приложении к Канско-Ачинскому бассейну

2.2.1 Брикетирование угля

2.2.2 Производство синтетического жидкого топлива из угля

2.2.3 Газификация угля ^д

2.2.4 Другие специфические технологии использования угля ^

2.3 Анализ рынка коксовых продуктов и специализированного 43 твердого топлива

2.3.1 Коксовая продукция

2.2.3 Специальные виды твердого топлива

2.3.4 Новые металлургические технологии

2.3.5 Экспорт

2.3.6 Перспективы рынка коксовой продукции

2.4 Энерготехнологическая концепция ТЕРМОКОКС

2.5 Современное состояние технологий карбонизации углей низкой 56 степени метаморфизма

2.5.1 Краткая характеристика продуктов карбонизации

2.5.2 Анализ промышленных технологий

3 Исследование поведения частиц бурого угля в процессе 74 термической обработки

3.1 Переработка угля в тепловой волне как физическая основа техно- 74 логий серии ТЕРМОКОКС

3.2 Экспериментальное исследование процесса карбонизации частиц 80 бурого угля

3.2.1 Качественный дифференциально-термический анализ про- 80 цесса нагрева бурого угля

3.2.2 Термогравиметрия процесса сушки и пиролиза крупных 85 пластин бурого угля

3.2.3 Гравиметрия процесса сушки и пиролиза частиц бурого угля

3.2.4 Формальная кинетика потери массы при нагреве 98 частиц бурого угля

3.3 Математическое моделирование процесса карбонизации частиц 103 бурого угля

3.3.1 Ограничения методов математического моделирования 103 процессов переработки угля

3.3.2 Разработка физической модели карбонизации угольных час- 119 тиц

3.3.3 Математическая модель карбонизации угольных частиц

3.3.4 Оценка значений параметров математической модели

3.3.5. Численное исследование процесса карбонизации бурого угля 148 и оценка адекватности математической модели

4 Исследование процесса слоевой газификации угля с обратной 156 тепловой волной и разработка промышленной технологии ТЕРМОКОКС-С

4.1 Предпосылки для разработки новой технологии

4.2 Принципиальная схема технологии ТЕРМОКОКС-С

4.3 Особенности механизма теплопередачи в слое угля при газифика- 163 ции с обратной тепловой волной

4.4 Экспериментальная установка и основные задачи исследо- 170 вания

4.5 Обсуждение результатов исследований

4.6 Аппаратурное оформление технологии, слоевой газификации угля 183 с обратной тепловой волной

Выводы по разделу

5 Исследование и процесса частичной газификации угля в ки- 187 пящем слое и разработка промышленной технологии ТЕРМОКОКС-КС

5.1 Предпосылки для разработки новой технологии

5.2 Описание экспериментальной установки

5.3 Обсуждение результатов исследований и определение параметров 193' технологии

5.4. Особенности переработки обогащаемых углей в кипящем слое

5.5 Разработка аппаратурного оформления технологии частичной 201 газификации бурого угля в кипящем слое

5.6 Опытно-промышленная апробация технологии

6 Решение проблемы производства углеводородов из угля на 213 основе концепции ТЕРМОКОКС

6.1 Уголь как сырье для производства жидких углеводородов из угля

6.2 Краткий обзор истории производства синтетического жидкого 217 топлива из угля

6.3 Оценка возможности использования технологии БАБОЬ ^^ в приложении к условиям Канско-Ачинского бассейна

6.4 Влияние эффективности процесса газификации угля на рента- 223 бельность производства СЖТ

6.5 Предпосылки создания новой технологии

6.6 Исследование процесса частичной газификации бурого угля в 227 слоевом реакторе с обратной тепловой волной на кислородном дутье

6.7 Технология получения синтез-газа на основе частичной 236 газификации бурого угля в обратной тепловой волне на кислородном дутье

6.8 Укрупненная оценка экономических показателей технологии термококс-о

6.9 Сравнительная оценка экономической эффективности 242 технологий ТЕРМ0К0КС-02 и 8АБОЬ

7 Обобщение опыта промышленного использования и перепек- 243 тивы технологий серии ТЕРМОКОКС

7.1 Технология ТЕРМОКОКС-С

7.1.1 Основные варианты технологических схем

7.1.2 Производство углеродных сорбентов

7.1.3 Производство термококса из углей марки Д и Г

7.1.4 Экологические аспекты использования технологии 256 термококс-с

7.1.5 Сравнительная оценка экономической эффективности пол- 261 ной и частичной газификации угля

7.1.6 Краткое описание действующих производств по технологии 263 ТЕРМОКОКС-С

7.2 Технология ТЕРМОКОКС-КС

7.2.1 Основные принципы и технические решения

7.2.2 Промышленное использование технологии

7.2.3 Основные технические показатели и оценка экономической 278 эффективности опытно-промышленного производства

7.2.4 Проект энерготехнологического комплекса на базе ТЭЦ

7.3 Кластерная схема энерготехнологического использования угля

7.4 Промышленное использование термококса

7.4.1 Основные физико-химические свойства буроугольного кок- 284 са

7.4.2 Смесевое технологическое топливо на основе буроугольно-го кокса

7.4.3 Использование смесевого топлива на глиноземных заводах

7.4.4 Использование смесевого топлива на цементных заводах

7.4.5 Использование термококса в агломерационных процессах

7.4.6 Буроугольный кокс - компонент пылеугольного топлива 300 в доменном производстве

7.4.7 Производство формованного кокса для металлургии

7.4.8 Производство бездымного бытового топлива

7.5 Промышленное использование генераторного газа

7.6 Концепция создания энергометаллургического комплекса на базе углей Канско-Ачинского бассейна

7.6.1 Предпосылки для нового подхода к развитию энергетики 317 и металлургии

7.6.2 Концепция ТЕРМОКОКС как технологическая платформа 320 энергетики и металлургии нового поколения

Темп развития нашей цивилизации жестко связан с объемом и интенсивностью потребления энергетических ресурсов. Чем эффективнее используется топливо в данной стране, тем выше уровень развития ее экономики. К ' сожалению, в России удельный расход топлива на единицу продукции в несколько раз превышает аналогичный показатель ведущих стран мира. С января 2010 года вступил в силу Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», с помощью которого предполагается изменить сложившуюся ситуацию.

Во многих странах мира, в том числе у таких лидеров мировой экономики как США и Китай, главным источником энергии является уголь. В рамках новой энергетической программы Правительство России поставило задачу к 2020 г. примерно в полтора раза увеличить долю угля в энергобалансе страны. В то же время, по мнению экспертов Международного Энергетического Агентства на сегодняшний день традиционные технологии использования угля существенно исчерпали свой потенциал, особенно в свете резкого повышения требований к экологической безопасности производства энергии.

Эта проблема особенно актуальна для России. В течение последнего полувека активное потребление дешевой нефти и природного газа оказывало подавляющее воздействие на развитие новых технологий использования угля. Кроме того, в период радикальной перестройки экономического уклада страны сформировалась ориентированная на экспорт сырьевая экономика, которая до последнего времени игнорировала технологии глубокой переработки природных ресурсов. Как следствие, на сегодняшний день в стране главным способом использования угля является его прямое сжигание по технологиям, основы которых заложены в начале прошлого века. Адаптация к современным экологическим требованиям обеспечивается главным образом за счет обработки выбросов в очистных устройствах, не затрагивая при этом основополагающих принципов сжигания. Аналогичная картина наблюдается и в черной металлургии, которая (кроме экспорта) является главным потребителем коксующихся углей. В целом обе отрасли, за исключением отдельных предприятий, характеризуются значительным износом основных фондов и отставанием на несколько технологических укладов от лидеров мировой экономики. Таким образом, существует народно-хозяйственная проблема, без решения которой невозможно ускоренное развитие экономики страны, запланированное в стратегических директивах Правительства. Для решения этой проблемы необходимо разработать и в короткие сроки внедрить принципиально новые, экономически эффективные и экологически безопасные технологии использования угля, что обуславливает актуальность настоящей работы.

Основная идея диссертации заключается в том, что значительную часть проблем отечественной угольной энергетики (а также металлургии) можно успешно решить на основе энерготехнологической концепции ТЕРМОКОКС, которая является развитием классической схемы комбинированного производства энергоносителей в приложении к молодым углям с высоким выходом летучих веществ (бурые и длиннопламенные угли). Суть ее заключается в разделении угля на газовую компоненту и коксовый остаток с помощью технологий частичной газификации угля (термоокислительной карбонизации). Наряду со значительным экономическим эффектом, обусловленным комбинированным производством нескольких продуктов, практическое применение этой концепции радикально снижается воздействие на окружающую среду - единственным отходом при использовании угля становятся продукты сгорания газового топлива. На основе результатов выполненных исследований разработана серия новых технологий использования угля, которые обеспечивают инновационный подход к комплексному решению задач малой и средней энергетики, а также других отраслей промышленности, использующих уголь. Их применение имеет ярко выраженный межотраслевой характер. С одной стороны, технологии серии ТЕРМОКОКС ориентированы на обеспечение дешевым газовым топливом и тепловой энергией промышленных потребителей и жилищно-коммунального сектора. С другой стороны, с их помощью осуществляется трансформация низкосортного угля в новый вид специального технологического топлива - буроугольный кокс, который имеет большие перспективы в металлургической, цементной и других отраслях промышленности, а также обладает высоким экспортным потенциалом.

Практическая реализация концепции ТЕРМОКОКС в приложении к Канско-Ачинскому буроугольному бассейну выводит его на уровень стратегического сырьевого ресурса российской экономики, на базе которого может быть построена энергетика и металлургия нового поколения.

Тематика данной работы входит в Перечень критических технологий РФ, утвержденный Президентом РФ 21.05.2006.

Цель работы — качественное повышение энергетической и экологической эффективности использования бурых углей на основе концепции ТЕРМОКОКС.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи исследований:

1. На основе анализа известных способов термической переработки угля и новых требований к энергетической эффективности технологических процессов разработать современную концепцию малоотходного использования бурых углей.

2. На основе экспериментальных и численных исследований влияния основных управляющих параметров на процесс термической обработки крупных частиц бурого угля разработать методы и средства реализации концепции ТЕРМОКОКС, обеспечивающие радикальное повышение экономической эффективности и уровня экологической безопасности теплоэнергетических систем различного назначения.

3. Обосновать экономическую и экологическую эффективность энерготехнологической концепции использования угля. Определить экономически целесообразные параметры термической переработки угля для каждой из разработанных технологий.

4. На основе обобщения результатов опытно-промышленной эксплуатации разработать рекомендации по использованию новых технологий в экономике страны.

Объектами исследования являются теплоэнергетические системы для трансформации угля в энергоносители более высокого уровня. Здесь имеются в виду, как отдельные аппараты, так и аппаратурные комплексы для термоокислительной переработки угля в газовое топливо, тепловую энергию и сред-нетемпературный кокс (термококс).

Предметом исследования являются технологические процессы комбинированного производства из угля газовых и твердых продуктов, а также тепловой энергии.

Методы исследований. В работе использованы экспериментальные методы исследований на лабораторных, стендовых и опытно-промышленных установках, а также численное исследование основных кинетических процессов в угольных частицах на основе математического моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Энерготехнологическая концепция ТЕРМОКОКС, обеспечивающая качественное повышение экономической и экологической эффективности использования углей низкой степени метаморфизма, в первую очередь бурых углей Канско-Ачинского бассейна, как инновационная технологическая платформа для создания энергетики и металлургии нового поколения, включающая в себя: а) экологически безопасную энергетику на основе сжигания газовой компоненты угля; б) производство высокореакционного углеродного восстановителя из низкосортных углей в качестве альтернативы классическому коксу, производимому из дорогостоящих коксующихся углей.

2. Результаты экспериментальных исследований и численного моделирования термической обработки крупных частиц бурого угля, как основа для создания нового класса технологий комбинированного использования угля в рамках концепции ТЕРМОКОКС.

3. Результаты исследования процесса слоевой газификации угля на воздушном дутье с обратной тепловой волной и разработанная на их основе технология ТЕРМОКОКС-С, ее аппаратурное оформление и варианты исполнения: производство генераторного газа, не содержащего смолы; безотходное производство углеродных сорбентов или среднетемпературного кокса с попутным производством горючего газа энергетического назначения.

4. Результаты исследования процесса частичной газификации угля в кипящем слое на воздушном дутье и разработанная на их основе технология ТЕРМОКОКС-КС, ее аппаратурное оформление в виде модернизированного типового котельного агрегата.

5. Технология ТЕРМОКОКС-Ог (частичная газификация угля в слое на кислородном дутье с обратной тепловой волной), ее аппаратурное оформление и технико-экономическое обоснование сферы применения.

Научная новизна настоящей работы состоит в следующем:

1. Предложена и научно обоснована новая концепция энерготехнологического использования низкосортных углей, отличающаяся высоким уровнем экономической эффективности и экологической безопасности.

2. На основе результатов исследования влияния основных управляющих параметров на процесс термической переработки крупных частиц угля в рамках концепции ТЕРМОКОКС разработан и научно обоснован новый класс технологий комбинированного производства энергоносителей различного назначения.

3. Для каждой технологии определена область режимных параметров, обеспечивающих достижение оптимальных технико-экономических показателей.

4. На основе обобщения результатов исследований и опытно-промышленной эксплуатации новых технологий доказана высокая экологическая и экономическая эффективность комплексного использования угля на основе энерготехнологической концепции ТЕРМОКОКС.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием апробированных методик проведения исследований в области тепло- и мас-сопереноса, надлежащим образом поверенных средств измерения и подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных. Обоснованность результатов работы в целом подтверждается технико-экономическими и экологическими показателями действующих опытно-промышленных и промышленных установок.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы и формулировании задач исследований, в разработке энерготехнологической концепции использования угля ТЕРМОКОКС, в обосновании всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость выполненных технологических разработок, в постановке экспериментов с последующим анализом и обобщением результатов, в формулировании выводов и рекомендаций для промышленного использования результатов исследований. Под руководством автора, а также при его непосредственном участии были спроектированы и построены все лабораторные, стендовые и опытно-промышленные установки, описанные в настоящей работе.

Практическая значимость и использование результатов работы:

1. В рамках концепции ТЕРМОКОКС на основе выполненных исследований разработана серия принципиально новых теплоэнергетических технологий, а также соответствующее оборудование для их осуществления, которые радикальным образом изменяют экономическую эффективность использования угля, а также практически до предела снижают воздействие на окружающую среду (отсутствие золошлаковых отходов, единственный выброс - продукты сгорания газового топлива). Концепция ТЕРМОКОКС обеспечивает базис для создания высокоэффективной энергетики на газовой компоненте угля и металлургии нового поколения, основанной на дешевом высокореакционном восстановителе — буроугольном коксе.

2. На основе результатов исследований для каждой технологии серии ТЕРМОКОКС разработаны соответствующие проектно-конструкторские методики расчетов и технологические регламенты, которые используются про-ектно-конструкторскими организациями: ВНИПИЭТ (Росатом), НИЦ ПО «Бийскэнергомаш» и др.).

3. С 1996 года в г. Красноярске эксплуатируется завод по производству углеродных сорбентов и газа энергетического назначения — технология ТЕРМОКОКС-С.

4. С 2007 года на котельной Березовского разреза (ОАО СУЭК) эксплуатируется котел КВТС-20, модернизированный под производство мелкозернистого буроугольного кокса при сохранении паспортной тепловой мощности - технология ТЕРМОКОКС-КС.

5. В 2008 году в Монголии сдан в эксплуатацию демонстрационный блок по производству буроугольного кокса и газа энергетического назначения для фабрики бездымных брикетов - технология ТЕРМОКОКС-С.

В 2010 г по итогам международного тендера заключен государственный контракт с правительством Монголии «Модернизация ТЭЦ-2 в г. Улан-Батор по технологии ТЕРМОКОКС-КС с целью производства 210 тыс. т/год бездымного бытового топлива». Сдача в эксплуатацию — III кв. 2012 года

6. В 2010 году начато проектирование котельной в г. Ужур (Красноярский край) по технологии ТЕРМОКОКС-С с производством буроугольного кокса (в форме активированного угля) и попутного газа энергетического назначения. Сдача в эксплуатацию - II кв. 2011 года, заказчик — министерство ЖКХ Красноярского края.

7. В 2010* году начато проектирование котельной в пос. Шушенское (Красноярский край) по технологии ТЕРМОКОКС-КС с производством брикетированного буроугольного кокса и тепловой энергии. Сдача в эксплуатацию — III кв. 2011 года, финансирование — из бюджета Красноярского края.

8. В 2010 году по заказу ОАО «СУЭК» начато проектирование энерготехнологического комплекса на базе котла мощностью 100 Гкал/час на

ТЭЦ-2 г. .Красноярска с параллельным, производством 120 тыс. т/год кокса (технология ТЕРМОКОКС-КС).

Апробация результатов работы. Отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 11 -ти российских и международных конференциях в период с 1982 по 2005 гг. Основные материалы диссертационной работы были представлены на 13-ти всероссийских и международных конференциях в период с 2004 по 2010 гг. гг.

По теме диссертации опубликовано более 70 научных работ, в том числе: 1 авторская монография, 1 коллективная монография, 22 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, более 50 статей и докладов в центральных периодических журналах, сборниках научных трудов всероссийских и международных конференций, кроме того — 26 патентов РФ и зарубежных стран.

Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка использованных источников и 6 приложений. Работа содержит 354 страницы машинописного текста, 100 рисунков и 20 таблиц. Список использованных источников включает 173 наименования.

Основные выводы, полученные в результате введения термококса в аг-лошихту:

1. Интенсификация процесса агломерации. С повышением доли термококса линейно повышается вертикальная скорость спекания, сужается зона горения по высоте слоя.,

2. "Производительность процесса спекания изменяется по кривой с максимумом при замещении коксовой мелочи на 40-50%. При этом производительность повышается на 15-20%. При увеличении замены более 50% производительность снижается и при полной (100%) замене уменьшается до исходного уровня при работе на коксовой мелочи.

3. Крупность использованного в опытах БК (1-5, 0-3, 0,5-3 мм) существенного влияния на показатели процесса не оказывает. Однако, учитывая отдельные положительные моменты процесса, а также высокую реакционную способность БПК, для агломерации целесообразно использовать класс 15 мм.

4. Для улучшения количественных показателей аглопроцесса и сохранения качества агломерата на производственном уровне рекомендуется замена коксовой мелочи в топливе на БК в количестве 40-50%.

Результаты проведенных опытов для условий Абагурской аглофабрики ОАО «Евразруда» позволяют рассматривать термококс как перспективное топливо для агломерации железных руд.

Уникальной и благоприятной особенностью кокса из Березовского бурого угля является химический состав золы, который характеризуется большим содержанием основных окислов СаО и ]У^О - соответственно 46,6 и 5,4%. Его естественная основность (СаО/БЮг) составляет 2,45 против 0,10 у коксовой мелочи и 1,6 у агломерата. Поэтому использование буроугольного кокса в аглопроцессе позволяет уменьшить количество флюсующих добавок (известь, плавиковый шпат).

По данным института «ГИПРОНИКЕЛЬ» положительные результаты по использованию буроугольного кокса в качестве аглотоплива получены также в цветной металлургии. Однако ввиду незначительного потенциального объема потребления и жесткого требования о поставке кокса по цене энергетического угля дальнейшие работы по этому направлению были прекращены.

В Российской Федерации действуют 12 агломерационных производств по спеканию железных руд. Наиболее крупные производства агломерата сосредоточены на Урале с объемом потребления аглотоплива около 1290 тыс. т/год. Из них наибольшая потребность в аглотопливе у следующих предприятий:

• ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»,

• ОАО «Мечел»,

• ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат»,

• ОАО «Уральская сталь».

В центральной части России потребление топлива для агломерации составляет около 1070 тыс. т/год (ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ОАО «Северсталь», ОАО «Тулачермет»). На аглофабриках Кузбасса расходуется около 440 тыс. т/год аглотоплива.

Таким образом, общая потребность в топливе для агломерации железных руд составляет 2800 тыс. т/год.

При общей потребности в топливе агломерационных производств РФ 2800 тыс. т/год и рекомендуемой доле участия буроугольного кокса в агло-шихте до 40-50%, потенциальная потребность БК составляет примерно 11001400 тыс. т/год.

В таблице 7.13 приведены требования к агломерационному топливу. Они сформулированы на основе стандартных требований к коксовой мелочи класса 10-0 мм как основному агломерационному топливу, литературных данных об использовании различных топлив в агломерации железных руд, результатов исследований в этом процессе коксов и полукоксов из слабо-спекающихся и бурых углей. В этой же таблице приведены средние характеристики качества термококса, полученного по технологии ТЕРМОКОКС-КС.

По влажности и зольности термококс имеет большой запас качества по сравнению с коксовой мелочью. Допустимый выход летучих веществ топлива ограничен их составом - содержание смолистых продуктов в них должно >. быть минимальным, а в идеальном случае смолистые вещества должны отсутствовать. Термококс также полностью удовлетворяет этому требованию. Температура воспламенения топлива в токе газов с содержанием до 10-12% кислорода должна быть в пределах 500-700°С. Крупность топлива должна быть 0-3 мм при его реакционной способности по С02 при 1000°С на уровне л л

2,5-5,0 см /г-с или 0-5 мм при реакционной способности более 5 см /г-с. Средняя величина реакционной способности термококса в углекислом газе составляет около 6 см /г-с против 0,5-0,7 см /г-с у классической коксовой мелочи. Теплота сгорания термококса равна 27,6-29 МДж/кг и по этому показателю он не уступает коксовой мелочи.

Заключение

В России сформировалась устойчивая тенденция повышении стоимости энергетической продукции, потребляемой населением и промышленностью, а также усиление отрицательного воздействия на окружающую среду за счет прироста использования угля. Перспективным решением, по крайней мере, для Сибирского региона, является радикальное расширение использования дешевых бурых углей Канско-Ачинского бассейна. На основе сравнительного анализа отдельных сегментов рынка углеродного топлива разработана новая концепция энерготехнологического использования молодых углей - ТЕРМОКОКС®, которая заключается в разделении угля на газовую компоненту и коксовый остаток (термококс). При этом газовая часть используется для генерации тепловой энергии, а термококс направляется на рынок коксового сырья и специализированного твердого топлива. Для эффективного использования всех преимуществ данной концепции на уровне малой и средней энергетики предложена новая схема территориально распределенной энергосистемы — энерготехнологический кластер.

В развитие концепции на основе обширных исследований, выполненных экспериментальными методами с привлечением математического моделирования, разработан новый класс технологий комбинированного использования угля. Технологии серии ТЕРМОКОКС отличаются высоким уровнем экономической и экологической эффективности. Производство двух ценных продуктов в рамках единого технологического процесса позволяет сократить себестоимость каждого из них. Единственным выбросом в окружающую среду являются продукты сгорания газового топлива при полном исключении золошлаковых отходов. В работе определены экономически целесообразные режимные параметры для каждой из разработанных технологий.

В работе значительное- место уделено проблеме получения жидких углеводородов из угля. Показано, что вне зависимости от выбираемой технологической-схемы (прямое или косвенное ожижение) лимитирующим звеном в экономике производства является стадия-газификации угля. При этом известные технологии газификации по сути достигли предела своего развития и не имеют перспектив для удешевления синтез-газа. В рамках концепции ТЕРМОКОКС разработано новое решение, которое базируется на частичной газификации угля и экономическом эффекте технологического комбинирования. Дополнительное производство второго ценного продукта радикально снижает себестоимость синтез-газа - сырья для получения жидких углеводородов и водорода.

В работе обобщены результаты успешной опытно-промышленной эксплуатации установок по различным технологиям серии ТЕРМОКОКС, а также глубоко проработаны потенциальные сферы применения термококса в металлургических процессах, а также в качестве специализированного технологического топлива. Новые технологии открывают широкую перспективу для вовлечения в топливно-энергетический баланс страны дешевых углей Канско-Ачинского бассейна и переводят это месторождение на уровень стратегического ресурса страны, на базе которого может быть построена энергетика и металлургия нового поколения

Анализ достижений ведущих металлургических компаний показывает, что в мире активно формируется металлургия, основанная на новом технологическом укладе, в котором кусковой кокс, изготовленный из дорогих коксующихся углей, заменяется пылевидными карбонизатами, а также восстановительными газами из дешевых углей. Этот факт использован в качестве предпосылки для обоснования концепции Канско-Ачинского энергометаллургического комплекса, реализация которой позволит достигнуть более высокого уровня энергоэффективности в комбинированном производстве, объединяющем промышленную энергетику и металлургию нового поколения.

1. Черкасова, М. Золотоносный уголь Электронный ресурс. / М. Черкасова // Прил. к газ. «Коммерсантъ», Интернет-версия. — № 152 (3969)-27.08.2008.

2. Виньков, А. Уголек жжет руки Электронный ресурс. / А. Виньков, А. Горбунов // «Эксперт», Интернет-версия. № 9 (695) -08.03.2010.

3. Исламов, С.Р. Использование буроугольного полукокса в качестве пылеугольного топлива в доменной плавке Текст. / С.Р. Исламов, C.JI. Ярошевский, A.B. Кузин, З.К. Афанасьева / Донецк: «УНИТЕХ», 2008. -68 с.

4. Постановление Совета Министров СССР № 247 от 16 марта 1979 г. «О создании Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса» Текст.

5. Проблемы газификации углей: Сб. докл. Всесоюзн. симп. Текст. //Красноярск, 1991.-С. 19-24.

6. Степанов, С.Г. Разработка автотермических технологий переработки угля Текст. / Автореф. дисс. . д-ра техн. наук. — Красноярск, 2003. — 40 с.

7. Карасев, В.А. Установка ЭТХ-175: состояние и перспективы освоения Текст. / В.А. Карасев, Т.А. Сидякова // Сб. «Новые способы использования низкосортных топлив в энергетике». М.: ЭНИН, 1989. — С. 92-100.

8. Критерии и принципиальная схема использования твердых продуктов канско-ачинских углей с испытанием опытных образцов. Отчёт о НИР Текст. / М.: ЭНИН, 1977. 64 с.

9. Блохин, А.И. Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем Текст. / А.И. Блохин, М.И. Зарецкий, Г.П. Стельмах, Г.Б. Фрайман // М.: «Светлый СТАН», 2005. 336 с.

10. Волков, Э.П. Энерготехнологическое использование канско-ачинских углей (КАУ) Текст. / Э.П. Волков, Ф.Е. Кенеман, А.И. Блохин // Новое в российской электроэнергетике. — 2001. №2. - С. 5-13.

11. Кричко, A.A. Нетопливное использование углей Текст. / A.A. Кричко, В.В. Лебедев, И.Л. Фарберов // М.: «Недра», 1978. 215 с.

12. Рапопорт, И.Б. Искусственное-жидкое топливо. Часть I Текст. / И.Б. Рапопорт // М.-Л.: «ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы», 1949.-332 с.

13. Химические вещества из угля. Пер. с нем. Текст. / Под ред. И.В. Калечица // М.: «Химия», 1980. 616 с.

14. Пармухина, Е.Л. Рынок энергетического угля Текст. / Е.Л. Пар-мухина // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2010. — №3. С. 90-92.

15. Тайц, Е.М. Получение окускованного бездымного топлива и кокса Текст. / Е.М. Тайц, Б.М. Равич, Е.А. Андреева // М.: «Недра», 1971. 120 с.

16. Школлер, М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей Текст. / М.Б. Школлер // Новокузнецк: Инженерная академия России. Кузбасский филиал, 2001.-232 с.

17. Школлер, М.Б. Способ получения формованного кокса и углеродистого восстановителя Текст. / М.Б. Школлер и др. // А.с. № 388609. — 06.04.1973.

18. Сайт компании «White Energy», Австралия: http://www.whiteenergvco.com/our-coal-technologv/the-white-coal-technology-process/index.php Электронный ресурс.

19. Сайт компании «Котагек»: http://www.komarek.com/whats-new.html Электронный ресурс.

20. Некрасов, H. Заменители нефтепродуктов Текст. / Н.Некрасов I I M.: «Госпланиздат», 1943. 60 с.

21. Шпильрайн, Э.Э. Введение в водородную энергетику Текст. / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов // М.: «Энергоатомиздат», 1984.-264 с.

22. Кузык, Б.Н. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике Текст. / Б.Н. Кузык, Ю.В. Яковец // М.: Институт экономических стратегий, 2007.-400 с.

23. Шиллинг, Г.Д. Газификация угля Текст. / Г.Д. Шиллинг, Б. Бонн, У. Краус // М.: «Недра», 1986. 175 с.

24. Технология синтетического метанола. / Под ред. проф. Караваева М.М. // М.: «Химия», 1984. 240 с.

25. Anaerobic Organisms Key to Coskata's Rapid Rise Электронный ресурс. // Интернет-статья:http://www.bioethanol.ru/secondgeneration/Pirolys/Coscata/

26. Ола, Дж. Метанол и энергетика будущего Текст. / Дж. Ола, А. Гепперт, С. Пракаш // М.: «Бином», 2009. 416 с.

27. Carapellucci, R. Performance of gasification combined cycle power plants integrated with methanol synthesis processes Текст. / R. Carapellucci, G. Cau, D. Cocco // Journal of Power and Energy. — 2001. T. 215, №3. — C. 347-356.

28. Neathery, J. The pioneer plant concept: co-production of electricity and added value products from coal Текст. / J. Neathery, D. Gray, D. Challman, F. Derbyshire // Fuel. 1999. - T. 78, № 7. - C. 815-823.

29. Wham, R.M. Available technology for indirect conversion of coal to methanol and gasoline: a technology and economics assessment Текст. /

30. R.M. Wham, R.C. Forrester III // Alternative Energy Sources. 1983. - T. 6. -C. 3-18.

31. Тулин, H. А. Развитие бескоксовой металлургии Текст. / Н.А. Тулин, B.C. Кудрявцев, С.А. Пчёлкин и др. // М.: «Металлургия», 1987. -328 с.

32. Масленников, В.М. Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией топлива и экономические проблемы энергетики Текст. / Масленников В.М., Выскубенко Ю.А., Штеренберг В .Я. и др. // М.: «Наука», 1983.-264 с.

33. Накоряков, В.Е. Экологически чистая тепловая электростанция на твердом топливе (концептуальный подход) Текст. / В.Е. Накоряков,

34. A.П. Бурдуков, В.В. Саломатов // Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 1990.- 138 с.

35. Attanasi, E.D. Coal-fired power generation. New Air Quality Regulations and future U.S. coal production Текст. / E.D. Attanasi, D.H. Root // Environmental Geosciences. 1999. - T. 6, № 3. - C. 139-145.

36. Campbell, P.E. Concept for a competitive coal fired integrated gasification combined cycle power plant Текст. / P.E. Campbell, J.T. McMullan, B.C. Williams // Fuel. 2000. - T. 79, № 9. - C. 1031-1040.

37. Joshi, M.M. Integrated gasification combined cycle. A review of IGCC technology Текст. / M.M. Joshi, S. Lee // Energy Sources. -1996. T. 18, № 5. - C. 537-568.

38. Someus, G.E. Clean coal: preventive pretreatment solid fuel cleaning technology for 50 MW-300 MW solid fuel clean power generation Текст. / G.E. Someus // World Sustainable Energy Journal. - 2001. - T. 5, № 2. - C. 16-18.

39. Stambler, I. Improved IGCC designs cutting costs and improving efficiencies /1. Stambler // Gas Turbine World. 2001. - T. 31, № 5. - C. 22-26.

40. Лом, У.Л. Заменители природного газа. Производство и свойства Текст. / У.Л. Лом, А.Ф. Уильяме // М.: «Недра», 1979. 247 с.

41. Сайт компании «Dakota Gasification Company», США: http://www.dakotagas.com/ Электронный ресурс.

42. Савинкина, М. А. Золы канско-ачинских бурых углей / М. А. Са-винкина, А. Т. Логвиненко // Новосибирск: «Наука», 1979. 168 с.

43. Пантелеев, В.Г. Золошлаковые материалы и золоотвалы Текст. /

44. B.Г. Пантелеев, В:А. Мелентьев, Э.Л: Довкин и др. // Ml: «Энергия», 1978. — 112 с.

45. Бернацкий, А.Ф. Новые материалы и изделия на*основе золошла-ковых отходов / А.Ф. Бернацкий, В.П. Михеев // Сб. докл. Междунар. конф. «Экология энергетики». М., 2000. - С. 213-215.

46. Крылов, Д. ТЭС: уголь или газ? Электронный ресурс. / Д. Крылов, В. Путинцева, Е. Крылов // «Ядерное общество», Интернет-версия. — № 1.-Март, 2001.

47. Сайт информационно-аналитического журнала «Металлургический бюллетень», 23 августа 2010:http://www.metalbulletin.ru/allprices/l 88/914/ Электронный ресурс.

48. Слепцов, Ж.Е. Опыт вдувания в доменную печь полукокса из бурых углей Текст. / Ж.Е. Слепцов, А.К.Гусаров, Б.И. Ашпин и др. // БНТИ Черная металлургия. № 2. - С. 37-40.

49. Малинецкий, Г.Г. Нелинейная динамика: подходы,' результаты, надежды Текст. / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов, A.B. Подлазов // М.: «КомКнига», 2006. 280 с.

50. Есин, O.A. Физическая химия пирометаллургических процессов. Часть 2: Взаимодействия с участием расплавов. 2-е изд., испр. и доп. Текст. / O.A. Есин, П.В. Гельд // М.: «Металлургия», 1966. 703 с.

51. Русьянова, Н.Д. Углехимия Текст. / Н.Д. Русьянова // М.: «Наука», 2003.-316 с.

52. Свид. на товарный знак № 384355 Текст. // Зарег. в Государ, реестре товарных знаков РФ 22.07.2009.

53. Исламов, С.Р. О новой концепции использования угля Текст. / С.Р. Исламов // Уголь. 2007. - № 5. - С. 67-69.

54. Грязнов, Н.С. Пиролиз углей в процессе коксования Текст. / Н.С. Грязнов // М.: «Металлургия», 1983. 184 с.

55. Ketchum, R. Low Temperature Carbonization of Utah Coals Электронный ресурс. / R. Ketchum и др. // Доклад «Utah Conservation & Research Foundation» Губернатору штата. — Май, 1939.

56. Федосеев, С.Д. Полукоксование и газификация твердого топлива Текст. / С.Д. Федосеев // М-.: «Гостоптехиздат», 1960. 326 с.

57. Чуханов, З.Ф. Производство «угольной нефти». Процесс термического энерготехнологического использования топлив / З.Ф. Чуханов, Г.К. Тер-Оганесян, Н.Г. Старостина // Сб. науч. трудов ЭНИН им. Г.М. Кржижановского. М., 1984. - С. 12-28.

58. Степанов, С.Г. Промышленные технологии переработки угля: перспективы использования в Канско-Ачинском угольном бассейне. Монография Текст. / С.Г. Степанов // Красноярск: Краснояр. гос. ун-т, 2002. -85 с.

59. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в переработке твердого органического сырья / Б.Н. Кузнецов, М.Л. Щипко, С.А. Кузнецова и др. // Красноярск: Ин-т химии природн. органич. сырья, 1991. 372 с.

60. Miura, К. Mild conversion of coal for producing valuable chemicals / K. Miura // Fuel Processing Technology. 2000. - T. 62, № 2. - С. 119-135.

61. Хоффман, E. Энерготехнологическое использование угля / E. Хоффман // M.: «Энергоатомиздат», 1983. — 328 с.

62. Сайт компании «Outotec», Финляндия: http://www.outotec.com/pages/Page39135.aspx?epslanguage-EN Электронный ресурс.

63. Бруер, Г.Г. Освоение опытно-промышленной установки высокотемпературного пиролиза бурых углей с применением газового и твердого теплоносителя Текст. / Г.Г. Бруер и др. // Кокс и химия. 1972. — № 11. — С. 22-28.

64. Сысков, К.И., Мощенков О.Н. Термоокислительное коксование углей Текст. / К.И. Сысков, О.Н. Мощенков // М.: «Металлургия», 1973. -176 с.

65. Klose, Е. Tendenzen bei der Entwiklung und Charakterisierung von Adsorbenten aus Braunkohle Текст. / E. Klose, W. Heschel, M. Born // Freiber-ger Forschungsgeselschaft. 1990. - № 816. - C. 7-21.

66. Мержанов, А.Г. Проблемы горения в химической технологии и металлургии Текст. / А.Г. Мержанов // Успехи химии. 1976. - Т. XLV, вып. 5. - С. 827-848.

67. Чуханов, З.Ф. Комплексное энерготехнологическое использование топлива Текст. / З.Ф. Чуханов, JI.H. Хитрин, В.А. Голубцов // Вестник академии наук СССР. 1956. - № 1. - С. 27-37.

68. Лавров, Н.В. Введение в теорию горения и газификации топлива Текст. / Н.В. Лавров, А.П. Шурыгин // М.: «Издательство АН СССР», 1962. -215 с.

69. Канторович, Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива Текст. / Б.В'. Канторович // М.: «Издательство АН СССР», 1958. -598 с.

70. Берг, Л.Г. Введение в термографию Текст. / Л.Г. Берг // М.: «Издательство АН СССР», 1971.-395 с.

71. Хейфец, Л.И. Многофазные процессы в пористых средах Текст. / Л.И. Хейфец, A.B. Неймарк // М.: «Химия», 1982. 320 с.

72. Бойко, Е.А. Комплексный термический анализ твердых органических топлив Текст. / Е.А. Бойко // Красноярск: «ИПЦ КГТУ», 2005. 383 с.

73. Виленский, Т.В. Динамика горения пылевидного топлива Текст. / Т.В. Виленский, Д.М. Хзмалян // М.: «Энергия», 1978. 248 с.

74. Кондратьев, В.Н. Химические процессы в газах Текст. / В.Н. Кондратьев, Е.Е. Никитин // М.: «Наука», 1981. — 264 с.

75. Бахман, H.H. Горение конденсированных систем Текст. / H.H. Бахман, А.Ф. Беляев // М.: «Наука», 1967. 226 с.

76. Яненко, H.H. Методологические проблемы математической физики Текст. / H.H. Яненко и др. // Новосибирск: «Наука», 1986. 295 с.

77. Клайн, М. Математика. Утрата определенности Текст. / М. Клайн // М.: «Мир», 1984. 447 с.

78. Налимов, B.B. Теория эксперимента Текст. / В.В. Налимов // М.: «Наука», 1971г.-208 с.

79. Нигматулин, Р.И. Основы механики гетерогенных сред Текст. / Р.И. Нигматулин // М.: Наука, 1978, 336с.

80. Кафаров, В.В. Системный анализ процесссов химической технологии. Основы стратегии Текст. / В.В. Кафаров, И.Н.Дорохов // М.: «Наука», 1976 г. 500 с.

81. Степанов, С.Г. Математическая модель газификации угля в слоевом реакторе Текст. / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов,//Химия.твердого топлива. 1991.-№ 2.-С. 52-58.

82. Лоскутов, АЛО. Синергетика и нелинейная динамика: новые подходы к/старым проблемам Электронный ресурс. / АЛО. Лоскутов // Интернет-статья: http://utc.unidubnaj4i/~mazny/s^

83. Малинецкий, Г.Г. Современные проблемы нелинейной динамики Текст. / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов // М.: «Едиториал УРСС», 2002. -360 с.

84. Тоффоли, Т. Машины клеточных автоматов. Пер. с англ. Текст. / Т. Тоффоли, Н. Марголус // М.: «Мир», 1991. 280 с.

85. Газе-Рапопорт, М.Г. От амебы до робота: модели поведения Текст. / М.Г. Газе-Рапопорт, Д.А. Поспелов // М.: «Едиториал УРСС», 2004. -296 с. .

86. Киселев, О.В. Явление распространения теплового фронта в слое катализатора Текст. / О.В. Киселев, Ю.Ш. Матрос, H.A. Чумакова // В сб.: «Распространение тепловых волн в гетерогенных средах». — Новосибирск: «Наука», 1988.-С. 145-203.

87. Полежаев, Ю.В. Тепловая защита Текст. / Ю.В. Полежаев, Ф.Б. Юревич // М.: «Энергия», 1976. 392 с.

88. Полежаев, Ю.В. Тепловое разрушение материалов Текст. / Ю.В. Полежаев, Г.А. Фролов//Киев: ИД «Академпериодика», 2006. — 354 с.

89. Белоцерковский, O.M. Метод крупных частиц в газовой динамике. Вычислительный эксперимент Текст. / О.М. Белоцерковский, Ю.М. Давыдов. М.: «Наука», «Физматгиз», 1982. —391 с.

90. Гурджиянц, В.М. Математическое, моделирование и закономерности термодеструкции в процессах переработки зернистого твердого топлива Текст. / В.М. Гурджиянц // Труды V совещания по химии и технологии твердого топлива. -М., 1988.-С. 10.

91. Андреев, К.К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ Текст. / К.К. Андреев // М.: «Наука», 1966. 365 с.

92. Матрос, Ю.Ш. Нестационарные процессы в каталитических реакторах Текст. / Ю.Ш. Матрос // Новосибирск: «Наука», 1982. 258 с.

93. Агроскин, A.A. Теплофизика твердого топлива Текст. / A.A. Агроскин, В.Б. Глейбман // М.: «Недра», 1980. 256 с.

94. ГОСТ 6382-2001. Топливо твердое минеральное. Методы определения выхода летучих веществ Текст.

95. Бабошин, В.М. Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник Текст. / В.М. Бабошин, Е.А. Кричевцов, В.М. Абзалов и др. // М.: «Металлургия», 1982. 151 с.

96. Чудновский, А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах Текст. / А.Ф. Чудновский // М.: «ГИТТЛ», 1954. 444 с.

97. Дульнев, Г.Н. Процессы переноса в неоднородных средах Текст. / Г.Н. Дульнев, В.В. Новиков // Л.: «Энергоатомиздат», 1991. 247 с.

98. Лыков, A.B. Теория теплопроводности Текст. / A.B. Лыков // М.: «Высшая школа», 1967. 599 с.

99. Thees, К. Neue Aufgaben Anwendungsmoglichkeiten von Braunkoh-" lenkoks in der biologischen Abwasserreinigung Текст. / К. Thees, V. Schulz // Maschinenmarkt. -1993. T. 99, № 46. - C. 26-30.

100. Australian Char (Holdings) Pty. Ltd: Data Sheet Текст. // Victoria: Australian Char Pty. Ltd, 2000. 10 c.

101. Волков, Э.П. Производство углеродных сорбентов на твердотопливных ТЭС как элемент природоохранной стратегии в энергетике Текст. / Э.П. Волков, А.И. Блохин, Ф.Е. Кенеман // Известия РАН. Сер. Энергетика. — 1999.-№2.-С. 3-14.

102. Передерий, М.А. Очистка сточных вод на буроугольных адсорбентах Текст. / М.А. Передерий, В.А. Казаков // Химия твердого топлива. — 1994.-№ 6.-С. 79-85.

103. Войтенко, Б.И. Производство углеродистых сорбентов экологического назначения. Промышленное получение и использование адсорбентана ОАО «Запорожкокс» Текст. / Б.И. Войтенко, В.Н. Рубчевский, В.М. Кагасов // Кокс и химия. 1999. - № 3. - С. 33-36.

104. Махорин, К.Е. Получение углеродных адсорбентов в кипящем слое Текст. / К.Е. Махорин, А.М'. Глухманюк // Киев: «Наукова думка», 1983.- 160 с.

105. Кинле, X.Активные угли и их промышленное применение Текст. / X. Кинле, Э. Бадер // Л.: «Химия», 1984. 216 с.

106. Унтербергер, О.Г. Организация производства углеродистого сорбента на коксохимическом предприятии Текст. / О.Г. Унтербергер,

107. B.Д. Глянченко, В.Н. Рубчевский и др. // Кокс и химия. 2001. — № 3. —1. C. 68-69.

108. Кинле, X. Активные угли и их промышленное применение Текст. / X. Кинле, Э. Бадер // Л.: «Химия», 1984. 216 с.

109. Мухин, В.М. Активные угли России Текст. / В.М.Мухин, A.B. Тарасов, В.Н. Клушин // М.: «Металлургия», 2000. 352 с.

110. Мержанов, А.Г. Твердопламенное горение Текст. /

111. A.Г. Мержанов, A.C. Мукасьян // М.: «Торус-ПРЕСС», 2007. 308 с.

112. Исаченко, В.П. Теплопередача Текст. / В.П.Исаченко,

113. B.А. Осипова, A.C. Сукомел // М.: «Энергия», 1975.-488 с.

114. Пат. 2014882 РФ. МКИ В01 J20/20, COI В31/08. Способ получения адсорбента Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов,

115. B.C. Славин (РФ) // № 92004035/26; Заявл. 11.11.92; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

116. Пат. 2014883 РФ. МКИ В01 J20/20. Способ получения углеродного адсорбента Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ) // № 93039409/26; Заявл. 16.08.93; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

117. Степанов, С.Г. Технология совмещенного производства полукокса и горючего газа из угля Текст. / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Уголь. 2002. - № 6. - С. 27-29.

118. Пат. 2288937 РФ. МПК С10В 47/04, С10В 53/08, С10J 3/20 Способ получения металлургического среднетемпературного кокса Текст. /

119. C.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ) // № 2005132548; Заявл. 24.10.2005; Опубл. 10.12.2006, Бюл. 34.

120. Пат. 2275407 РФ. МКИ СЮ В 49/02, СЮ В 53/00. Способ получения металлургического полукокса Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б.Морозов (РФ) // №2004135326/04; Заявл. 03.12.04; Опубл. 27.04.06, Бюл. 12.

121. Пат. 2287011 РФ. MKHC10J3/68 Способ слоевой газификации угля Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ) // № 2005124137/04; Заявлено 29.07.2005; Опубл. 10.11.2006, Бюл. 31.

122. Пат. 2278817 РФ. МКИ СЮ В 31/08, СЮ В 49/02. Способ получения полукокса и устройство для его осуществления Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ // № 2004135328/15; Заявл. 03.12.04; Опубл. 27.06.06, Бюл. 18.

123. Исламов, С.Р. Энерготехнологическое использование угля на основе- процесса слоевой газификации «ТЕРМОКОКС-С» Текст. /

124. С.Р. Исламов, И.О. Михалёв // Промышленная энергетика. 2009. - № 10. -С. 2-4.

125. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник Текст. / Под ред. И.П. Мухленова, Б. С. Сажина, В. Ф. Фролова // Л.: Химия, 1986. 352 с.

126. Бородуля, В.А. Сжигание твердого топлива в псевдоожиженном слое Текст. / Бородуля, В.А., Виноградов Л.М. // М.: «Наука и техника», 1980.- 191 с.

127. Вихрев, Ю.В. Перспективы развития технологии сжигания твердого топлива в циркулирующем кипящем слое Текст. / Ю.В. Вихрев, Г. А. Рябов // Энергетик. 2007. - № 7. - С. 33-34.

128. Баскаков, А.П. Котлы и топки с кипящим слоем Текст. / А.П. Баскаков, В.В. Мацнев, И.В. Распопов // М.: ЭАИ, 1995. 350 с.

129. Шиллинг, Г.Д. Газификация угля Текст. / Г.Д. Шиллинг, Б. Бонн, У. Краус // М.: «Недра», 1986. 175 с.

130. Мерц, Р.Х. Двухкамерная паровоздушная газификация ирша-бо-родинского угля Текст. / Р.Х. Мерц, В.Б. Боксер, В.П. Латышев и др. // Химия твердого топлива. — 1993. — № 1. — С. 39-42.

131. Логинов, Д.А. Экспериментальное исследование карбонизации бурого угля в кипящем слое Текст. / Д.А. Логинов, С.Р. Исламов // Кокс и химия. -2010.-№5. -С. 20-23.

132. Заявка на патент. МПК С10В 49/10 Способ переработки угля Текст. / С.Р.Исламов, С.Г.Степанов (РФ) // №2009132220/05; Заявл. 26.08.2009; Решение о выдаче 26.05.2010

133. Дубровский, В.А. Повышение эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна: монография- Текст. / В.А. Дубровский // Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. 184 с.

134. Esser-Smittmann, W. Einsatz von Aktivkoks in der Umwelttechnik Текст. / Esser- W. Smittmann, W. Faber, V. Lenz и др. // Braunkohle. — 1991. -№5.-С. 1-5.

135. Исламов, С.Р. Энерготехнологическая переработка углей: монография Текст. / С.Р. Исламов // Красноярск: «Поликор», 2010. — 224 с.

136. Finqueneisel, G. Cheap adsorbent. Part 1. Active cokes from lignite and improvement of their adsorptive properties by mild oxidation Текст. / G. Finqueneisel, T. Zimny, A. Albiniak // Fuel. 1998. - T. 77, № 6. - C. 549576.

137. Пат. 2285715 РФ. МКИ ClOB 49/10 Способ получения металлургического среднетемпературного кокса Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ) // № 2005124136/04; Заявл. 29.07.2005; Опубл. 20.10.2006, Бюл. 29.

138. Anson, D. Fluidized bed combustion of coal for power geneation. Energy from fossil fuel and geothermal energy Текст. / D. Anson // Progress in Energy and Combustion Science. Pergamon Press Ltd., 1978. — T. 2. — C. 61-82.

139. Радованович, M. Сжигание топлива в псевдоожиженном слое Текст. / М. Радованович // М.: «Энергоатомиздат», 1990. — С. 23—24.

140. Баскаков, А.П. Инженерный метод расчета теплообмена в топках кипящего слоя Текст. / А.П. Баскаков, Н.Ф. Филипповский // М-лы Всесо-, юзн. конф. «Теплообмен в парогенераторах». — Новосибирск, 1988. С. 122129.

141. Мунц, В.А. Тепловой расчет топок со стационарным низкотемпературным и циркуляционным кипящим слоем. Часть 1 Текст. / В.А. Мунц, А.П. Баскаков // Теплоэнергетика. 1990. - № 1. - С. 75-77.

142. Айнштейн, В.Г. Псевдоожижение Текст. / В.Г. Айнштейн, А.П. Баскаков, Б.В. Берг и др. // М.: «Химия», 1991. 400 с.

143. Мацнев, В.В. Результаты пусконаладочных работ и предварительных испытаний головных образцов котла КЕ-10-1,4 ПС с низкотемпературным кипящим слоем Текст. / В.В. Мацнев, Б.И. Горелик, В.В. Иванов // Тяжелое машиностроение. 1991. - № 7. - С. 34-38.

144. Майстренко, А.Ю. Использование технологий кипящего слоя для реконструкции угольных котлоагрегатов малой мощности Текст. /

145. A.Ю. Майстренко // Промышленная теплотехника. 1997. — № 6. - С. 105— 109.

146. Сидоров, A.M. Исследование и разработка топок и котлов с низкотемпературным кипящим слоем Текст. / A.M. Сидоров // Автореф. дисс. . канд. техн. наук. — Барнаул: Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, 2002. -18 с.

147. Сидоров, A.M. Опыт внедрения котлов малой мощности с топками форсированного низкотемпературного кипящего слоя Электронный ресурс. / A.M. Сидоров, A.A. Скрябин, А.И. Медведев и др. // Новости теплоснабжения. 2009. - № 1 (101).

148. Тегай, Ф.А. Термическое растворение бурых углей в низших алифатических спиртах Текст. / Ф.А. Тегай, В.В. Алиулин, ЕЛ. Плопский,

149. B.М. Кирилец // Химия твердого топлива. 1983. - № 5. - с. 92-95.

150. Шелдон, P.A. Химические продукты на основе синтез-газа Текст. / P.A. Шелдон // М.: Химия; 1987. 248 с.

151. Sasol' facts 2007. Sasol group corporate department Текст. // Johannesburg, 2007. 121 c.

152. Пат. 2052492 РФ. МПКС10В 49/10 Способ получения синтез-газа и газификатор вертикального типа Текст., / С.Р. Исламов; С.Г. Степанов, Морозов А.Б. и др. (РФ) // №92010862; Заявл. 21.12.1992; Опубликовано 20.12.1996.

153. Исламов, С.Р. Экономический анализ крупномасштабного производства синтез-газа из канско-ачинского угля Текст. / С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. 1991. — № 2.— С. 59-64.

154. Исламов, С.Р. Газификация канско-ачинских углей Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов // Докл. V Всесоюзн. совещание по химии и технологии твердого топлива (препринт). — М., 1988. — 11 с.

155. Пат. 2345116 РФ. МПК С10В 57/00, С10J 3.02 Способ получения кокса и синтез-газа при переработке угля Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, И.О. Михалев (РФ) // №2007131530; Заявл. 21.08.2007; Опубл. 27.01.2009, Бюл. № 3.

156. Пат. 2299901 РФ. МПК С10В 47/04, С10В 53/08, C10J3/20 Устройство для переработки твердого топлива Текст. / С.Р. Исламов, С.Г.Степанов, А.Б.Морозов (РФ) // №2005123736/15; Заявл. 27.07.2005; Опубл. 27.05.2007, Бюл. 15.

157. Евразийский патент 008111 МПК С10В 47/04, С10В 53/08, С10J 3/20 Устройство для переработки твердого топлива Текст. / С.Р.Исламов, С.Г.Степанов, А.Б.Морозов (РФ) // №200501921; Заявл. 25.10.2005; Опубл. 27.04.2007, Бюл. ЕАПО 2.

158. Ворончихина, Т.С. Компьютерная модель нестационарных процессов при слоевой газификации угля Текст. / Т.С. Ворончихина,

159. B.C. Славин, С.Р. Исламов // Сибирский физико-технический журнал. 1993. -№ 3. - С. 85-90.

160. Андрющенко, А.И. Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций Текст. / А.И. Андрющенко, А.И. Попов // М.: «Высшая школа», 1980. 240 с.

161. Сайт торговой площадки «Инкокс»: http://www.inkoks.ru/8 Электронный ресурс.

162. Исламов, С.Р. Экологические аспекты современных технологий энерготехнологической переработки угля Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Баякин, И.О. Михалев // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности. 2009. - Т. 14, № 6. - С. 185-188.

163. Пат. 2285715 РФ. MKRC10B 49/10 Способ получения металлургического среднетемпературного кокса Текст. / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ) // № 2005124136/04; Заявл. 29:07.2005; Опубл. 20.10.2006, Бюл. 29.

164. Пат. 2359006 РФ. МПК С10В 49/10 Способ переработки угля Текст. / С.Р.Исламов, С.Г.Степанов (РФ) // №2008117266/15; Заявл. 05.05.2008; Опубл. 26.06.2009, Бюл. 17.

165. Исламов, С.Р. Энерготехнологическая переработка бурого угля в типовом котельном агрегате Текст. / С.Р. Исламов // Промышленная энергетика. 2008. - № 2. - С. 25-28.

166. Исламов, С.Р. О новом решении проблемы энерготехнологического комбинирования на базе угольного энергетического котла Текст. /

167. C.Р. Исламов // EuroHeat&Power Russia. 2009. - № 11. - С. 10-12.

168. Исламов, С.Р. Концепция теплоснабжения жилищно-коммунального сектора по схеме энерготехнологического кластера // Новости теплоснабжения. — 2009. № 2. - С. 24-26.

169. Пат. 2320700 РФ. МПКС10В 57/06 Способ получения пыле-угольного топлива и установка для осуществления способа / М.Б. Школлер, С.Г.Степанов, С.Р.Исламов (РФ) // №2007102470/04; Заявл. 22.01.2007; Опубл. 27.03.2008, Бюл. 9.

170. В олова, Т. Г. Микробиологический синтез на водороде. Результаты изучения и возможные сферы применения Текст. / Т.Г. Волова // Красноярск: «ИБФ», 1990. 27 с.

171. Шишацкий, О.Н. Анализ рынка биопластиков и перспективы его развития Текст. / О.Н. Шишацкий, Р.Г. Хлебопрос, Т.Г. Волова // Красноярск: «ИБФ», 2008. 61 с.

172. Дытнерский, Ю.И. Мембранное разделение газов Текст. / Ю.И. Дытнерский, В.П. Брыков, Г.Г. Каграманов // М.: «Химия», 1991. 334 с.

173. Шейндлин, А.Е. Размышления о некоторых проблемах энергетики Текст. / А.Е. Шейндлин // Наука и жизнь. 2004. - № 8. - С. 8-12.