Д.А. Еременко, В.Л. Резниченко
Эффективное сжигания углей на объектах теплоэнергетики может быть достигнуто при увеличении их химической активности при механоактивированном микро помоле до 10-40 мкм с использованием дезинтеграторных мельниц, вовлечение низко реакционных углей в топливные балансы. Применение механоактивированных углей микро помола при термоподготовке топлива приводит к дополнительному подавлению топочного азота и снижению выбросов ИОх.
Приближение реакционных свойств механоактивированных углей микро помола к свойствам газа и мазута открывает широкие возможности для замещения топлив в газо-мазутных котлах на механоактивированные угли. При механических воздействиях на уголь происходит распад отдельных химических связей с образованием свободных радикалов, ускоряющих последующее протекание химических реакций. При этом происходит также деформация органической составляющей топлива, представляющей высокомолекулярное образование. При деформации макромолекул происходит изменение структуры молекулярных цепей, изменение межатомных и межмолекулярных расстояний, что сопровождается ослаблением межмолекулярных связей и соответствующим увеличением свободной энергии вещества.
При деформации электронных оболочек происходит снижение энергетического барьера реакций.
При диспергировании угля происходят структурные изменения со снижением плотности упаковки, уменьшение доли упорядоченных в слои углерода и т.д. Эти процессы приближают горение пылеугольного топлива тонкого помола к горению газо-мазутных топлив. Механоактивация углей позволяет снизить образование окислов азота при пылеугольном сжигании. Скорость выделения природного азота обычно отождествляется со скоростью выхода летучих, т.е. со временем прогрева частиц угля. Перспективным является измельчение частиц, позволяющее сократить время выхода летучих и образующихся при этом МОх на участке воспламенения и начала горения пыле взвеси.
Инновационный продукт — механоактивированный уголь микропомола может быть использован для:
- переоборудования угольных котлов с цепной решеткой на сжигание угля ультратонкого помола;
- замещения используемого жидкого топлива (мазута, дизельного) и газа на газо-мазутных котлах в «малой» энергетике;
- замещения используемого мазута и газа при розжиге и стабилизации горения пылеугольного факела на пылеугольных котлах в «малой» и «большой» энергетике;
- непосредственного использования в газотурбинных установках без стадии газификации.
Внедрение технологии сводится к переоснащению котла/ котельной, использующей жидкое топливо (мазут, дизельное топливо) и газ, новыми технологическими узлами для их замещения — устройствами ультратонкого помола угля и дополнительным оборудованием хранения, подачи и сжигания угля, а также системами золоулавливания и золоудаления. Для ультратонкого помола угля (30—40 мкм) применяются мельницы дезинтеграторного типа. Они позволяют регулировать ударно- истирающий режим обработки и создавать нужную степень тонкости и структурной изменяемости минеральных веществ. Диапазон производительности от 100 кг/час до 5 т/час, энергозатраты 5-10 кВтч/т.
Проведенные расчеты коммерческой эффективности показывают, что проекты по применению механоактивированных углей микро помола для ряда котельных вместо жидкого топлива характеризуются короткими сроками окупаемости — от нескольких месяцев до 2-3 лет, а в «большой» энергетике для замещения мазутного розжига и подсветки на пылеугольных котлах — порядка 2-5 лет.