Ионы вместо мазута: новосибирские ученые успешно испытали новую экологичную и экономичную технологию безмазутной растопки пылеугольных котлов

Пресс-релиз НГТУ

Инженеры факультета энергетики НГТУ НЭТИ и команды «КОТЭС Инжиниринг» провели первые открытые горячие испытания новой технологии розжига пылеугольных котлов без использования мазута, которая позволит отказаться от использования мазута для растопки. Новая технология обеспечит не только сокращение расходов энергетических предприятий, но и снижение количества опасных для здоровья выбросов в атмосферу при сгорании топлива.

Сегодня в России мазут используют как растопочное и резервное топливо для работы ТЭЦ. Вещество работает по аналогии с обычной жидкостью для розжига угля. Уголь — низкореакционное топливо, которое трудно воспламенить без дополнительной помощи, например, газа или мазута. А в случае перебоев в поставках угля для розжига котлов почти на всех российских станциях до сих пор принято использовать мазут как резервное топливо.

В продуктах сгорания мазутов содержится множество опасных веществ: углекислота, оксиды азота, сернистого и серного ангидридов, соединения ванадия, оксид углерода и метан, которые попадают в атмосферу. При выходе из дымовой трубы во время розжига котлов упомянутые вещества могут стать причиной заболеваний дыхательных путей, отравлений, раздражения слизистых оболочек и других проблем со здоровьем.

Найти замену мазуту пытаются во всем мире не только из-за проблем с экологией, но и по причине высокой стоимости содержания мазутного хозяйства и снижения его качества с каждым годом, которое напрямую зависит от глубины переработки нефти.

В свое время в СССР, а позже в Китае нашли аналог мазуту — плазматрон. Однако, технология получила широкое распространение только в Китае, где сегодня более 700 энергетических котлов оснащены системой плазменного розжига при помощи электродуговых плазматронов. При этом технологию, используемую в Китае, отличает достаточно высокий процент неполного сгорания пылеугольной смеси, а также высокая энергоемкость оборудования. В связи с этим под вопросом оказалась не только эффективность технологии (срок эксплуатации, экономические показатели), но и безопасность ее использования на ряде углей.

Специалистам «КОТЭС Инжиниринг» и НГТУ НЭТИ удалось разработать новый аналог плазменной безмазутной технологии, основанный на электроионизационном воспламенении в циклонной горелке без применения электродугового плазматрона. Инженеры и ученые смогли найти эффективное и безопасное решение технологии плазменного безмазутного розжига не только при меньшей стоимости оборудования, но и с увеличением срока службы этого оборудования. Время непрерывной эксплуатации горелочного устройства новосибирских инженеров составляет более 2000 часов, в то время как горелка с электродуговым плазматроном может работать около 200 часов.

Разработка представляет собой комплекс в составе горелочного устройства, источника питания, системы мониторинга и управления. При работе этого комплекса на станции вместо мазута для растопки котла используется пылеугольное топливо (смесь воздуха и угольной пыли). Технические решения новосибирских изобретателей защищены патентами РФ.

Процесс воспламенения происходит благодаря сложному составу ионов. Энергия электрического поля, которая поступает от источника питания, переводится в энергию химических реакций горения при температурах окружающей среды. Такая температура воспламенения топлива позволяет снизить количество выбросов опасных веществ в атмосферу.

Открытые испытания новой технологии безмазутного розжига пылеугольных котлов прошли на огневом стенде мощностью 5 МВт на площадке Института теплофизики СО РАН. Познакомиться с новой технологией на презентационные испытания приехали представители нескольких новосибирских предприятий.

По словам разработчиков, технология позволит снизить выбросы опасных веществ и увеличить экономическую эффективность котлов теплоэлектростанций. «Установка позволит экономить ресурсы. Срок окупаемости внедрения этой технологии от 2 до 5 лет. В отличие от угля мазут — более дорогое топливо, которое с каждым годом растет в цене. К тому же мазут облагается еще и дополнительным налогом. Цена еще возрастет. С 1 апреля этого года введен дополнительный акциз на мазут. Использование мазута в несколько раз дороже, чем использование угля. Тенденция роста стоимости сохранится. Это связано с тем, что глубина переработки нефти увеличивается, а мазут, в свою очередь, является тяжелой фракцией, то есть остатком от переработки. Из-за этого снижается качество мазута, а также растет и его цена», — рассказал ассистент кафедры тепловых электрических станций НГТУ НЭТИ Денис Синельников.

Группа КОТЭС планирует установить на базе кафедры тепловых электрических станций НГТУ НЭТИ лабораторную установку для исследования экологических эффектов от применения технологии электроионизационного воспламенения. Это позволит подтвердить экологическую эффективность сжигания угольной пыли при помощи технологии электроионизационного розжига.

«Мазут — это более грязное топливо, чем уголь. Из-за этого электрофильтры, которые служат для очистки дымовых газов, со временем могут выходить из строя. В растопочных режимах те же электрофильтры отключают при сжигании мазута по причине образования вязкой золы. У нас есть основания предполагать, что изобретение, разработанное нашей командой, позволит свести к минимуму опасные выбросы в окружающую среду. Именно это мы планируем выяснить вместе с «КОТЭС Инжиниринг», — говорит Денис Синельников.

Первые варианты реализации технологии были опробованы на тепловых станциях Иркутскэнерго и Красноярской ГРЭС-2. В этих местах успешно прошли закрытые испытания безмазутного розжига угольной пыли на котле БКЗ-420 паропроизводительностью 420 т/час и котле ПК-24 паропроизводительностью 270 т/час.

В настоящее время команда «КОТЭС Инжиниринг» предлагает внедрение технологии безмазутного электроионизационного розжига пылеугольных котлов «под ключ», включая модернизацию конструкции самой горелки, поставку источника питания, а также подключение собственной системы мониторинга, встраиваемую в АСУ ТП станции.

Источник: Пресс-релиз Новосибирского государственного технического университета НЭТИ