Перспективи використання композиційного рідкого палива в енергетиці
Анотація:
Безперебійне забезпечення народного господарства країни газом, нафтою, вугіллям, електричною і тепловою енергією – одна з умов існування її економічної та політичної незалежності та національної безпеки. Підприємства енергетичного комплексу, що працюють на традиційних вуглеводневих енергоресурсах, зокрема на твердому паливі (вугіллі), щорічно виробляють десятки мільйонів тон золошлакових відходів (ЗШВ) і сотні мільйонів кубометрів газоподібних викидів. Наслідки використання вугілля як енергоносія найбільш вагомі для навколишнього середовища і здоров'я людини (в порівнянні з іншими паливами). У разі спалювання вугілля виділяються: азото- і сірковмісні (NOx і SOx) оксиди, леткі органічні сполуки (зола і пил), велика кількість вуглекислого (СО2) та чадного (СО) газу на одиницю виробленої енергії, а також різні сліди металів, які можуть розсіюватися на великих площах і чинити серйозний вплив на здоров'я людини.
Як перспективний підхід зменшення шкідливого впливу на навколишнє середовище і підвищення коефіцієнта корисної дії теплових електростанцій запропоновано застосування композиційного рідкого палива (КРП) замість пилоподібного і шарового спалювання вугілля. Застосування композиційних рідких палив на основі вугілля перспективно з кількох причин. По-перше, в якості основи можуть використовуватися вугілля різних марок, зокрема, бурі, використання яких в якості енергетичної сировини пов'язано з певними труднощами через їх високу вологість, схильності до самозаймання, а також вугілля, що добуваються гідравлічним способом, дрібних класів і вугільних шламів. По-друге, при відповідному підборі компонентів можна отримувати паливо з заданими властивостями і використовувати його в різних енергетичних агрегатах. У той же час, використання КРП дозволяє підвищити повноту згорання твердих частинок палива за рахунок ефекту «мікровибуху» крапель суспензії, при цьому знижується максимальна температура горіння, а відповідно і викиди сажі, бенз(а)пірену і оксидів азоту.
Перехід вугільних ТЕС з традиційного твердого палива (вугілля) на композиційні рідкі палива дозволить вирішити кілька глобальних проблем. Перша – утилізація широкого класу відходів вугле- і нафтопереробки. Це дозволить не тільки утилізувати вже накопичені відходи, але також запобігти накопиченню знову відходів, що утворюються. Друга – зниження концентрацій антропогенних викидів вугільними підприємствами енергетики (SOx на 40%, NOx на 20%), що призведе до зниження негативного впливу на навколишнє середовище. Третя – раціональне використання природних ресурсів. Це може привести до економії одних тільки паливних витрат на сотні млн грн. на рік.
Лiтература:
- Перов М.О., Макаров В.М., Новицький І.Ю. Аналіз потреби ТЕС України в енергетичному вугіллі з урахуванням вимог до якості палива. Проблеми загальної енергетики. 2016. Вип. 3 (46). C. 40—49. https://doi.org/10.15407/pge2016.03.040
- Халатов А.А. Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи. Віснік НАН України. 2016. № 6. С. 53—61.https://doi.org/10.15407/visn2016.06.0533.
- Сердюк О.С. Сучасний стан та перспективи розвитку українських ТЕС. Економічний вісник Донбасу. 2016. № 3(45). С. 4—10.
- Вольчин І.А., Дунаєвська Н.І., Гапонич Л.С., Чернявський М.В., Топал О.І., Засядько Я.І. Перспективи впровадження чистих вугільних технологій в енергетику України. К.: ГНОЗИС. 2013. 306 с.
- Дмитриенко М.А., Няшина Г.С., Шлегель Н.Е., Шевырев С.А. Снижение антропогенных выбросов при сжигании углей и отходов их переработки в качестве компонентов органоводоугольных суспензий. Проблемы энергетики. 2017. Вып 19. № 3-4. С. 41—52.
- Курганкина М.А., Вершинина К.Ю., Озерова И.П., Медведев В.В. К вопросу о переходе тепловых электрических станций с традиционных топлив на органоводоугольные топливные композиции. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 9. С. 72—82.
- Горлов Е.Г. Композиционные водосодержащие топлива из углей и нефтепродуктов. Химия твердого топлива. 2004. № 6. С. 50—61.
- Малышев Ю.Н. Уголь и альтернативная экологически чистая энергетика. Общеэкономические аспекты. М.: Издельство Академии горных наук, 2000. 96 с.
- Мохов В.Ф., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Угольно-углеводородные композиционные топлива из углей Кузбасса. Химия и природосберегающие технологии использования угля: Сборник трудов международной конференции. М.: Издательство МГУ, 1999. С. 69––71.
- Титов Е.В., Хилько С.Л. Получение и использование в энергетике экологически чистых видов альтернативных топлив на основе эмульсий и суспензий. URL: http://nich.dgtu.donetsk.ua/konf/konf4/sek_06_him/s06_23.pdf (дата звернення: 14.04.2020).
- Грехов Л.В. Исследование и проблемы создания дизельного двигателя на угольных суспензиях. Безопасность в техносфере. 2007. № 5. С. 33—36.
- Макаров А.С. Перспективы развития и использования водоугольного топлива. Энерготехнологии и ресурсосбережения. 2018. № 2. С. 3—9. https://doi.org/10.33070/etars.2.2018.01
- Пинчук В.А., Губинский М.В., Потапов Б.Б. Использование водоугольного топлива и продуктов его переработки в энергетике и металлургии. Металургійна теплотехніка: Збірник наукових праць Національної металургійної академії України. Днепропетровск: Новая идеология, 2008. С. 221––227.
- Макаров А.С., Клищенко Р.Е., Завгородний В.А., Макарова Е.В. Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий. Химия и технология воды. 2011. T. 33, № 6. C. 601––611. https://doi.org/10.3103/S1063455X11060026
- Пилипенко А.Т., Гороновский И.Т.. Гребенюк В.Д., Запольский А.К., Кучерук Д.Д., Максин В.И., Рудь А.М., Загороднюк А.К. Комплексная переработка шахтных вод. Киев: Техніка, 1985. 183 с.
- Мурко В.И., Федяев В.И., Карпенок В.И., Дзюба Д.А. Результаты исследования вредных выбросов при сжигании суспензионного угольного топлива. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2012. Т. 5, № 5. С. 512.
- Parres-Esclapez, S., Illan-Gomez M.J., Salinas-Martinez de Licea C., Bueno-Lopez A.On the importance of the catalyst redox properties in the N2O decomposition over alumina and ceria supported Ph, Pd and Pt Applied Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96. P. 370—378. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.02.034
- Возницкий И.В. Практика использования морских топлив на судах. Санкт-Петербург, 2005. 124 с.
- BP Statistical Review of World Energy. London. 2016. 30 p. URL: http://www.bp.com (дата звернення: 03.05.2020).
- Tripathi, A.K., Ojha D.K., Vinu R. Selective production of valuable hydrocarbons from waste motorbike engine oils via catalytic fast pyrolysis using zeolites. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015. Vol. 114. P. 281—292.
- Lam S.S., Liew K., Cheng C.K., Chase H.A Catalytic microwave pyrolysis of waste engine oil using metallic pyrolysis char. Applied Catalysis B: Environmental. 2015. Vol. 176–177, No. 1. P. 601—617.
- Chayka O.G., Kovalchuk O.Z., Chayka Y.A. Monitoring the formation of waste oils. Proceedings Scientifical Works, Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2009. P. 221—224.
- International Energy Outlook with projections to 2040. Washington: U.S. Energy Information Administration. 2013. 234 p. URL: http://www.eia.gov (дата звернення: 03.05.2020). https://doi.org/10.1016/j.jaap.2015.06.009
- Kapustina, V., Havukainen J., Virkki-Hatakka T., Horttanainen M. System analysis of waste oil management in Finland. Waste Management & Research. 2014. Vol. 32, No. 4. P. 297—303. https://doi.org/10.1177/0734242X14523663