Николай Леонидович Егин —
изобретатель и рационализатор

Данный сайт был создан при жизни Николая Егина с целью привлечения предприятий и организаций заинтересованных во внедрении и производстве продукции на основе авторских разработок Николая Леонидовича Егина

Ознакомьтесь с публикациями об изобретениях Николая Егина. Статьи разбиты в группы по отраслям:

Транспорт	Новые технологии	Сельское хозяйство	Нефтепродукты	Промышленность
Медицина	Офисная и бытовая техника	Строительство	Энергетика	Экология

Памяти Николая Егина

Автор работал и проживал в г. Рязань.

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Жидкий уголь — новое экологически чистое топливо на основе углеродных соединений и воды

1. Экологически чистое водоугольное топливо «ЭКОВУТ»

Топливо нового поколения «ЭКОВУТ» — искусственное композиционное топливо, представляющее собой дисперсную топливную систему коллоидного типа, создаваемую на основе угля любой марки, воды и добавок, задающих топливу заранее заданные свойства.
Капиталовложения в систему производства Экологически чистого водоугольного топлива — «ЭКОВУТ» значительно меньше, чем на модернизацию и техническое перевооружение электростанции при использовании угля вместо газа, а по своим экологическим характеристикам «ЭКОВУТ» не уступает последнему.
По физико-механическим характеристикам Экологически чистое водоугольное топливо аналогичен жидкому топливу, поэтому процессы его транспортировки, хранения, топливоподачи и сжигания также аналогичны. Реализация технологий производства, хранения, транспорта и энергетического использования угля в виде водоугольного топлива — «ЭКОВУТ» позволяет резко сократить неоправданные потери угля при его транспорте, хранении и сжигании, благодаря чему улучшается экологическая обстановка в районах его использования. Это топливо взрывобезопасно и пожаробезопасно.
Процесс сжигания водоугольного топлива во всех случаях характеризуется высокой полнотой выгорания топлива (98-99,7%), снижением механической неполноты сгорания и полным отсутствием химической неполноты сгорания топлива, что позволяет существенно повысить эффективность его использования, особенно в котлах со слоевым сжиганием угля, в которых кпд котла возрастает с 50-60% до 80-85%.
Сжигание Экологического водоугольного топлива проводится при очень малых избытках воздуха (3-7%), что также способствует снижению потерь с уходящими газами и повышению КПД котла.
«ЭКОВУТ» — это экологически чистое топливо. Оно сгорает без выбросов с продуктами сгорания монооксида углерода, вторичных углеводородов, сажи и канцерогенных веществ; при этом резко сокращается образование оксидов серы на 70-85% и оксидов азота на 80-90%.
«ЭКОВУТ» производится из антрацитов, каменных и бурых углей любых марок и любой зольности (до Аd=50%) и из воды любого качества, включая шахтные и промсточные воды. Производство «ЭКОВУТ» может одновременно решить и проблему утилизации сточных вод.
Технология приготовления экологически чистого водоугольного топлива включает стандартные процессы мокрого дробления и измельчения его твёрдой фазы, смешения и сгущения готового продукта, а также процессы деминерализации. Она реализуется на серийном оборудовании российского производства, не требует применения термических и химических процессов и поэтому она не капиталоёмка и не энергоёмка.
Технология приготовления «ЭКОВУТ» является безотходной и экологически чистой, так как позволяет использовать промежуточные продукты углеобогащения, угольную мелочь, шламы и другие низкосортные компоненты.

Фото 2. Вариант для транспортных средств на Экологически чистом водоугольном топливе — ЭКОВУТе:
1 — теплообменники
2 — пиролизные камеры

При использовании для производства «ЭКОВУТ» низкосортных компонентов он будет уже значительно дешевле товарного угля.
Помимо тепловых электростанций, «ЭКОВУТ» может использоваться в обжиговых и плавильных печах, в топках сушильных установок, теплогенераторах систем теплоснабжения и других агрегатах, на транспорте (см. журнал «ИР» 7/2007 г. фото 2).

2. Генерация тепла и электричества для ЖКХ

Если в котельной будет установлен паровой котёл, то он может быть дополнен паровой турбиной, вырабатывающей объём электричества, способный покрыть до 100% потребностей всего посёлка с увеличением объёма потребления ВУТ всего лишь на 10…15%. Соответственно, себестоимость вырабатываемого электричества в разы ниже электричества, покупаемого в центральных сетях. Окончательная стоимость может быть определена по результатам составления предпроектных решений.
Учитывая постоянно увеличивающуюся стоимость газа, и уже крайне высокую стоимость мазута, выработка тепла на водоугольном топливе является существенно более экономичной возможностью.
Для проведения экспериментов по сжиганию водоугольное топливо (ВУТ) выбран один из котлов марки Е-1 (Бийский завод). Само сжигание осуществляется вне камеры сгорания, а в дополнительно созданном предтопке, т.е. котёл работает в режиме котла-утилизатора (см. фото 1).

Фото 1. Вариант для ЖКХ на экологическом водоугольное топливе:
1 — предтопок
2 — котёл-утилизатор

Предтопок представляет собой камеру сгорания водоугольного топлива в кипящем слое. Подача ВУТ осуществляется обычной форсункой капельным методом.
В существующей конструкции предполагается как прямое горение ВУТ, так и горение в режиме газификации (пиролиз).
Такой вариант, вследствие высокой тепловой стабильности массы псевдоожиженного материала, позволяет осуществить зажигание и реагирование топлива при существенно более низких, чем при камерном сжигании температурах, и этот фактор обеспечивает существенное снижение генерации высокотоксичных оксидов азота, чему способствует также повышенное содержание в реакционной зоне паров воды.
Удельные затраты на сооружение установки по приготовлению кавитационного водоугольного топлива — 158 руб/тн. в год, при аналогичных показателях для системы подачи топлива при пылеугольном варианте — 490 руб/тн. в год.
Предлагаемый вариант обеспечивает:

• низкий уровень генерации окислов азота, что обуславливается предварительной обработкой топлива в среде низкотемпературного кипящего слоя, способствующей выделению топливного азота в молекулярном состоянии;
• предельное выгорание топлива (в смести газообразного и пылевидного материала) во второй ступени, обусловленное высокими температурами горения при оптимальном избытке, рациональном распределении и высокой температурой вторичного воздуха.

Наши утверждения о достоинствах кавитационного водоугольного топлива и двухступенчатой схеме его сжигания долгое время основывались на проектных проработках, конструкторских расчётах, лабораторных исследованиях и опытах по стендовому сжиганию водоугольного топлива в камерной топке и в топке с кипящим слоем. Но 2008 год стал годом прорыва, годом выхода на производственный уровень.
Решимость внедрить новую технологию подогревалась экономическими стимулами: вместо сортового каменного угля, стоимостью 700 руб/тн. в котлах котельной обогатительной фабрики можно сжигать кавитационного водоугольное топлива, приготовленный из отходов технологического процесса этой же фабрики: увлажнённые шламы, в течение многих лет вывозимые на шламоотвал, могут быть направлены на приготовление топлива и это топливо сгорит в переоборудованных котлах. А отходы конкретной обогатительной фабрики имеют следующие характеристики:

• зольность на рабочую массу — 23%;
• влажность — 25-30%;
• теплотворная способность — 3650 ккал/кг.

При этом узел приготовления кавитационного водоугольного топливо встроен в технологическую схему фабрики и его оборудование размещено на небольших свободных островках в здании действующего предприятия.

Почему водоугольное топливо более эффективно, чем уголь?
При слоевом сжигании угля недожжённым остаётся до 30…50% угля, вся оставшаяся часть уходит в угольный отвал. Благодаря полному выгоранию угля (не менее 98%) водоугольное топливо позволяет снизить объём потребляемого угля. Прямая экономия (т.е. снижение себестоимости 1Гкал), с учётом затрат на приготовление водоугольное топливо в этом случае составляет не менее 20…40%.
Дополнительно при сжигании водоугольное топливо не остаётся угольного шлама, который необходимо утилизировать (т.е. экологический эффект), то выгода водоугольное топливо тем более налицо. Утилизация несгоревшего угля в этом случае также вносит дополнительные затраты.
Кроме того, оставшаяся от сжигания водоугольное топливо зола может быть использована для строительства, о чём имеется соответствующее заключение Кольского Филиала Академии Наук.

Почему водоугольное топливо дешевле мазута?
ВУТ на 65-70% состоит из угля, стоимость которого приблизительно в 3 раза ниже стоимости топочного мазута (стоимости 1 тут, при уровне цен 2007-2010гг.). Даже несмотря на мировые колебания цен на уголь, подобное соотношение стоимости условного топлива из мазута и водоугольное топливо практически всегда сохраняется.

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Все материалы опубликованные на сайте предоставлены Николаем Егиным!

Вы в праве копировать их с обязательной ссылкой на сайт изобретателя

Copyright © 2010-2021 Nikolay Egin, All Rights Reserved.
Designed by Aleksey Lattu

Жидкий… уголь?!

Несмотря на то что ныне цены на нефть и газ весьма высоки, а разведанные запасы черного золота и метана весьма приличны, в специальной печати нет-нет да и проскользнет опасение: «Что мы будем делать, когда запасы жидкого и газообразного топлива закончатся?»

Именно над решением этой проблемы и работают в настоящее время российские специалисты, предложившие новый эффективный способ переработки традиционного угля в новое топливо.

«Хлеб промышленности» – так называли каменный уголь в прошлом и позапрошлом веках. И в самом деле, все XIX и добрую половину XX столетий не только печки в домах, но и домны с мартенами на металлургических комбинатах, котельные на заводах и фабриках, топки паровозов и пароходов топились именно углем.

Лишь с появлением все большего количества автомобилей, тракторов и танков, двигатели внутреннего сгорания которых работали исключительно на жидком топливе – бензине и соляре, – на первое стала выходить добыча нефти, а потом и газа.

Правда, во время Второй мировой войны немцы попытались наладить производство синтетического жидкого топлива по процессу Фишера – Тропша. Однако процесс этот оказался экономически не выгоден и использовался в фашистской Германии на заключительном этапе войны, когда Третий рейх стал испытывать острейший дефицит обычного жидкого горючего.

В СССР нефти всегда было достаточно, велики и запасы природного газа. Тем не менее наши производственники интересовались и проблемой рационального использования угля. Зачем, например, везти нефть на Украину, где в Донбассе в достатке имелся отличный уголь? Вот только добыча и использование его всегда считались не очень чистыми работами. Быть шахтерами и кочегарами всегда было не очень много охотников.

А потому, например, в 70-х годах прошлого века в Свердловке – поселке, расположенном неподалеку от легендарного Краснодона, по проекту НИИ угольной промышленности имени Скочинского была заложена «шахта XXI века», на которой, как полагали, ручной труд будет полностью исключен.

Добычу угля решили поручить… воде. Струи из гидромониторов под большим давлением должны были размывать угольный пласт. И куски угля вместе с водой откачивались по специальным трубопроводам на поверхность, и далее – по трубам же – топливо вместе с водой перегонялось на металлургический комбинат в Запорожье, где должно было сгорать в печах.

Каменный уголь становится объектом новых энергетических технологий

По крайней мере, так мыслилось теоретически. Но на практике уже при строительстве шахты стали одна за другой происходить аварии, проект пришлось урезать и переделывать, и в конце концов уголь стали добывать обычными, дедовскими методами.

Правда, трубопровод, по которому гнали уголь с водой, все же опробовали в действии. Только не на Украине, а в Сибири, где с 1989 по 1993 год эксплуатировался 262-километровый водоуглепровод «Белово – Новосибирск», по нему перекачивали топливо для Новосибирской ТЭЦ-5. Там не было нужды в шахте, поскольку уголь добывали открытым способом, в карьере.

При этом выяснилось, впрочем, что роторный экскаватор не измельчает пласты угля так, чтобы куски угля были примерно одинаковой величины и чем мельче, тем лучше. Крупные крыги могут и застрять в трубопроводе. Пришлось их дополнительно дробить, а это требовало дополнительного оборудования и удорожало производство.

В общем, по расчетам специалистов, на изготовление топлива уходило слишком много энергии – 150 кВт·ч на тонну. Овчинка получалась не стоящей выделки.

Работает кавитация. Однако недавно специалисты компании «Компомаш-ТЭК» разработали технологию и оборудование для производства водоугольных смесей нового поколения. При этом энергозатраты не превышают 20 кВт·ч, а сама смесь обладает всеми свойствами жидкого топлива. Более того, если обычно уголь при сгорании дает черный дым из-за несгоревших сажи и пыли, то жидкая смесь сгорает полностью, выделяя белый дым и не загрязняя окружающую среду твердыми частицами.

Угарного газа при сгорании вообще нет, содержание частиц сажи и окислов азота в продуктах сгорания на порядок, то есть в 10 раз, ниже предельно допустимых норм. «Эта технология вполне может конкурировать с ведущими мировыми разработками, в первую очередь китайскими и южноафриканскими. А по ряду показателей их превосходит, – отметил заместитель гендиректора компании Владимир Андриенко. – Ни у кого нет такого помола, как у нас, – сказал он. – У нас средняя крупность частиц составляет 0,7–0,8 микрона. Такого больше нет нигде в мире».

Водоугольная смесь содержит 60 % угля и 40 % воды. Причем она остается стабильной и не расслаивается в течение года. Использование жидкого угля на газомазутных электростанциях не требует особой переделки оборудования в котельных и дает экономию до 100 долларов на тонну мазута, или тысячу кубометров газа. А срок окупаемости новой технологии составляет всего один год.

Но если все так просто, то почему такое горючее не использовали раньше? А вот тут-то и выясняется, что наши специалисты произвели своего рода технологическую революцию на данном участке производства. Они отказались даже от довольно прогрессивных вибромельниц, поручив измельчение угля опять-таки воде. А точнее, процессам кавитации, происходящих в жидкости при определенных условиях.

Кавитацией же (от лат . cavitas – «пустота») называется образование в жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения, приблизительно равного давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то кавитация называют гидродинамической, а если вследствие прохождения акустических волн – акустической.

Таким образом, кавитация – это явление, характерное для жидкостей. Причем если, например, судостроители всячески борются с ней, поскольку кавитационные пузырьки весьма быстро разрушают лопасти корабельных винтов, изготовленных даже из прочнейшей стали, то тут вред обратили на пользу. Это смогла сделать группа ученых под руководством доктора технических наук, лауреата Государственной премии СССР Валерия Моисеева.

Мало того, исследования проведенные доктором технических наук, профессором А.А. Кричко, главным научным сотрудником Института горючих ископаемых, Научно-технического центра по комплексной переработке твердых горючих ископаемых Минэнерго РФ и его коллегами привели к тому, что во всем комплексном процессе превращения твердого угля в жидкое топливо для специалистов практически не осталось тайн.

Они теперь, например, знают, что для формирования смесей, содержащих 45–50 % твердых компонентов и транспортирования их по трубопроводам обычными насосами, лучше применить метод диспергирования – измельчения в особых условиях. При этом угольный порошок вовсе не придется затем сушить перед сжиганием, а процесс горения можно регулировать практически теми же форсунками, что употребляются для жидкого и газообразного топлива.

Узнали специалисты и какие катализаторы стоит добавлять, если необходимо, чтобы горение шло наиболее интенсивно, и как наилучшим способом очистить продукты горения, и какое оборудование для этого лучше использовать… В общем, получилась уникальная технология, интерес к которой проявили многие страны мира, в том числе Китай, Чили, Аргентина, Бразилия, Уругвай, Греция, Словения, Болгария и т. д.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

«Капсулу» – в жидкий гелий

«Капсулу» – в жидкий гелий Нет, не получилось из конденсатора полноценной «энергетической капсулы». Ну ничего, ведь электричество можно накопить не только в виде неподвижного, статического заряда, – при движении электронов по проводу обмотки электромагнита оно тоже