Экологизированное использование ресурсов сернистых углей Иркутского бассейна как фактор эволюции теплоэнергетики региона

Цель – определить возможные направления развития теплотехнологических систем Иркутской области, учитывая вовлечение ресурсов Иркутского угольного бассейна с высоким содержанием серы. В работе был использован системный анализ тенденций развития угольных энергетических котлов большой мощности с учетом возможности сокращения вредных выбросов (NO_x, CO, SO_x) преимущественно за счет рациональных конструкторских решений и использования водоугольного топлива. Показано, что вихревые процессы, реализуемые в схемах сгорания топлива, примененные на ТЭЦ Иркутской энергосистемы, позволяют повысить эколого-экономическую эффективность теплотехнических систем, главным образом за счет снижения температуры сгорания и увеличения времени нахождения в топке. Имеется опыт применения схемы низкотемпературного вихревого сжигания на Усть-Илимской ТЭЦ (котел № 6) и кольцевой топки на Ново-Иркутской ТЭЦ (котел № 8). Предложено провести реконструкцию имеющихся энергетических котлов по схеме низкотемпературного (при максимальной температуре в топке не более 1000–1100°С) вихревого сжигания с дальнейшим использованием частично деминерализованного и десульфурированного водоугольного топлива, получаемого в месте добычи и транспортируемого по пульпопроводу. Топливо может быть сожжено в двухступенчатой топке, оно воспламеняется в ее нижней части, где размещается низкотемпературный кипящий слой инертного материала, а на второй ступени его дожигают в верхней части топки при температуре 1000–1200°С. Таким образом, эволюция технических систем в теплоэнергетике Иркутской области в условиях роста объемов использования высокосернистого угля приводит к переводу его обогащения в контур деятельности энергетических предприятий. Основным направлением снижения выбросов сернистых соединений является сжигание топлива в низкотемпературном режиме с использованием десульфурированного водоугольного топлива.

1. Рябов Г.А. Обзор результатов зарубежных и отечественных исследований в области использования технологии сжигания твердых топлив в циркулирующем кипящем слое // Теплоэнергетика. 2021. № 2. С. 41–60. https://doi.org/10.1134/S0040363621020053. EDN: AFKXUZ.

2. Такайшвили Л.Н., Агафонов Г.В. Перспективы использования энергетических углей Иркутской области // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 6. С. 1277–1284. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-6-1271-1284. EDN: HYGCQA.

3. Джумаян Н.Р., Наставкин А.В. Мацеральный и химический составы бурых углей Мугунского месторождения // Химия твердого топлива. 2019. № 4. С. 3–8. https://doi.org/10.1134/S0023117719040054. EDN: JPFVOC.

4. Коваль Т.В., Кудряшов А.Н. Оценка шлакующих и загрязняющих свойств углей, сжигаемых на тепловой электроцентрали ПАО «Иркутскэнерго» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020 Т. 24. № 3. С. 639–648. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-3-639-648. EDN: SXGWGD.

5. Кудряшов А.Н., Кулагин Н.В., Синицкая А.В., Бибикова Ю.Д. Оценка возможности сжигания жеронского каменного угля на котлоагрегатах БКЗ-420-140 ПТ-2 Усть-Илимской ТЭЦ // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 2. С. 106–117. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-2-106-117.

6. Бочкарев В.А., Перфильев А.О. Опытное сжигание смеси мугунского и ирбейского углей в котлоагрегате БКЗ-500-140 // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 11. С. 222–227. EDN: TALHYN.

7. Ахтиманкина А.В., Аргучинцева А.В. Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями г. Иркутска // Известия Иркутского государственного университета. 2013. Т. 6. № 1. С. 3–19. EDN: QCKRLN.

8. Мурко В.И., Карпенок В.И., Сенчурова Ю.А., Тайлаков О.В., Хямяляйнен В.А. Возможности снижения вредных выбросов при сжигании суспензионного угольного топлива в котлах различной мощности // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2016: сб. матер. XVI Междунар. науч.-практ. конф. (г. Кемерово, 23–24 ноября 2016 г.). Кемерово: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 182. EDN: XGMXBJ.

9. Финкер Ф.З., Капица Д.В., Кубышкин И.Б. От вихревой топки ЛПИ до ВИР-сжигания // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Наука и образование. 2011. № 1. С. 309–317. EDN: NRERWV.

10. Тринченко А.А. Внедрение низкотемпературной вихревой технологии сжигания в энергетических котлах как способ повышения их экологических показателей // Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. Наука и образование. 2014. № 4. С. 61–70. EDN: TFNUWZ.

11. Пузырёв Е.М., Саломатов В.В. Перспективы и возможность промышленного освоения ЦКС технологии сжигания топлива // Ползуновский вестник. 2019. № 1. С. 132–136. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2019.01.024. EDN: YTXPDI.

12. Rizun A.R., Denisyuk T.D., Golen’ Y.V., Kononov V.Y., Rachkov A.N. Electric discharge disintegration and coal desulphurization in the manufacture of water-coal fuel // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2011. Т. 47. № 1. С. 100–102. https://doi.org/10.3103/S1068375511010170. EDN: XKMKFT.

13. Пат. № 2266313, Российская Федерация, C10L 1/32. Способ приготовления деминерализованного водоугольного топлива / А.С. Кондратьев; заявитель и патентообладатель Государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение (НПО) «Гидротрубопровод». Заявл. 16.07.2004; опубл. 20.12.2005. Бюл. № 36.

14. Пат. № 2636740, Российская Федерация, C10L 1/00, C10L 1/32/25. Способ получения водоугольной суспензии и установка для его осуществления / С.Л. Буянтуев, А.Б. Хмелев, А.С. Кондратенко, Ю.Ю. Стебенькова; заявитель и патентообладатель Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. Заявл. 29.12.2016; опубл. 28.11.2017. Бюл. № 34.

15. Каримов А.А. Особенности сжигания в кипящем слое водоугольного топлива из бурых углей Республики Узбекистан // Молодой ученый. 2017. № 9. С. 73–76. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/143/40239/ (дата обращения: 07.02.2024).

16. Пат. № 151389, Российская Федерация, U1 F23C 10/00. Устройство для ввода водоугольного топлива в топку с кипящим слоем / Т.Ф. Богатова, Б.В. Берг, А.Ф. Рыжков, В.А. Микула, Е.И. Левин, П.В. Осипов, И.А. Берг; заявитель и патентообладатель Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. Заявл. 09.01.2014; опубл. 10.94.2015. Бюл. № 10.

17. Пат. № 2546351, Российская Федерация, С2 F23C 10/00. Способ сжигания кавитационного водоугольного топлива в топке кипящего слоя инертного материала, снижающий образование вредных выбросов оксидов азота и серы / Е.Г. Карпов, Ф.А. Серант, И.В. Листратов; заявитель и патентообладатель ЗАО «КОТЭС». Заявл. 19.07.2013; опубл. 10.04.2015. Бюл. № 10.

18. Мурко В.И., Федяев В.И., Прошунин Ю.Е., Почечуев А.А, Карпенок В.И., Хямяляйнен В.А. Результаты сжигания суспензионного водоугольного топлива в котле типа «Теплотрон» // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2018. № 11. С. 560–566. Режим доступа: https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/71582. (дата обращения: 07.02.2024).

19. Кудряшов А.Н., Коваль Т.В., Ижганайтис М.И. Опыт сжигания композиционного топлива на основе угольного шлама на ТЭЦ Иркутской области // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. № 1. С. 33–45. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-1-33-45. EDN: KHWBHK.

20. Murko V.I., Fedyaev V.I., Karpenok V.I., Zasypkin I.M., Senchurova Y.A., Riesterer A. Investigation of the spraying mechanism and combustion of the suspended coal fuel // Thermal Science. 2015. Vol. 19. Iss. 1. Р. 243–251. https://doi.org/10.2298/TSCI120618095M. EDN: UFOGCR.