Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 130.

Новые научно-технические разработки ГУП НПО «Гидротрубопровод»

В рамках конкурса «Новые промышленные технологии» мы представляем новые разработки ГУП НПО «Гидротрубопровод».

В настоящее время повсеместно идет снижение лимитов на газ, и многие предприятия энергетической отрасли задумываются о том, чтобы вернуться к такому виду топлива, как уголь, поскольку сейчас использовать уголь с точки зрения экологии менее проблематично. Уникальная разработка ГУП НПО «Гидротрубопровод» - экологичное и достаточно дешевое топливо на основе угля и воды ЭКОВУТ - в этой связи кажется появившейся как нельзя кстати. Главное достоинство данного топлива – оно создается из любого, даже самого низкокалорийного, угля и любой, даже сточной, воды. При этом оно может использоваться в уже действующих котлах без их переоборудования.

Кроме того, вы ознакомитесь сегодня и с такими разработками ГУП НПО «Гидротрубопровод», как водомазутное топливо и диафрагменные насосы замещения.



Уникальное экологически чистое топливо ЭКОВУТ

Одна из самых интересных разработок научно-производственного объединения «Гидротрубопровод» - новое экологически чистое топливо ЭКОВУТ.

ЭКОВУТ - искусственное композиционное топливо, создаваемое на основе углей любых марок и воды любого качества. Это не механическая смесь угля с водой, а коллоидная дисперсная топливная система, в которой по существу нет ни угля, ни природной воды. В нем нет балластных компонентов - все компоненты топлива активны.

В процессе производства этого вида топлива, основанном на механохимической активации начальных компонентов, практически полностью разрушается структура угля как природной «горной» массы. Уголь как бы распадается на отдельные органические и минеральные компоненты, при этом поверхность образующихся частиц химически активна.

Важнейшей особенностью топлива ЭКОВУТ является возможность его производства под конкретные, заданные потребителем свойства. Таким образом, его можно использовать в любых (в том числе - уже эксплуатируемых) топливопотребляющих агрегатах, работающих на нужды энергетики, металлургии и т. д. При этом перевод эксплуатируемых котлов и печей на ЭКОВУТ не требует их длительной остановки и переоборудования.

Еще одна уникальная особенность нового вида топлива – оно является системой с постоянными свойствами, то есть сохраняет свой состав и свойства в течение длительного времени, является полностью пожаро- и взрывобезопасным и может храниться продолжительное время без изменения своих свойств в качестве стратегических запасов, в том числе - и в замороженном виде. Причем в аварийных ситуациях, при замерзании топливо не разрывает сосудов, в которых оно замерзло.

ЭКОВУТ производится из углей (антрацитов, каменных и бурых) любых марок и любой зольности (до Ad=50%) и может быть использовано в топочных устройствах и реакторах разных типов, включая камерные топки, топки с кипящим слоем и др.

В процессе производства топливо может быть деминерализовано, что позволяет использовать его вместо мазута и природного газа в котлах, не оборудованных системами золоудаления.

Технологии производства топлива ЭКОВУТ, отработанные в опытно-промышленных и промышленных установках, являются дешевыми, малокапитало- и энергоемкими, полностью экологически, взрыво- и пожаробезопасными, безотходными и основанными на использовании только серийно выпускаемого оборудования.

Закономерности горения ЭКОВУТа и традиционных видов топлива существенно различаются. Дисперсионная среда, выполняя роль промежуточного окислителя, практически на всех основных стадиях процесса горения существенно активирует поверхность твердой фазы топлива, в результате чего воспламенение его распыленных капель начинается не с воспламенения летучих веществ или паров, а с гетерогенных реакций на их поверхности.

Активация поверхности частиц капель топлива дисперсионной средой приводит к снижению температуры воспламенения топлива ЭКОВУТ по сравнению с воспламенением угольной пыли антрацита - в 2 раза, угля марок Г и Д - в 1,5-1,8 раза. Для топлива из бурых углей температура воспламенения снижается до 300-325 0С.

Процесс горения ЭКОВУТа характерен высокой полнотой выгорания (98-99,7 %), малыми избытками воздуха (3-7 %), резким снижением механической неполноты сгорания и полным отсутствием химической неполноты сгорания топлива.

В связи с особенностями процесса горения, протекающими в полувосстановительной среде, это топливо сгорает без выбросов монооксида углерода, вторичных углеводородов, сажи и канцерогенных веществ. Резко сокращаются образование и выбросы микронных твердых частиц (до 80-90 %), оксидов серы (до 70-85 %) и оксидов азота (до 80-90 %).

Топливо ЭКОВУТ как на стадии производства, хранения и транспортировки, так и на стадиях использования является полностью экологически чистым топливом. Это заложено в принципе его создания. Таким образом, использование угля в виде топлива ЭКОВУТ объективно переводит уголь в разряд экологически чистых видов топлива, дает широкую перспективу использования во многих отраслях народного хозяйства страны.

Топливо ЭКОВУТ сегодня конкурентоспособно как по отношению к углю, так и по отношению к жидкому и газообразному топливу. Удельные капиталовложения в его производство не превышают 50-200 руб. (2-6 долларов США) в год на тонну перерабатываемого угля. Срок окупаемости капиталовложений - не выше 1,5-2 лет.

Стоимость ЭКОВУТа в расчете на тонну условного топлива не превышает 10-20 % цены исходного угля и ниже цены мазута в 2-3 раза.

В настоящее время ЭКОВУТ используется в топке кипящего слоя нагревательной печи фирмы ООО «Эривелт» в г. Воскресенске Московской обл., ведутся работы по опытному факельному сжиганию в котле ДКВР-4-13 АООТ «Химзавод» в г. Исфара Республики Таджикистан. Водоугольное топливо использовалось также и на котле ТПЕ-214А ТЭЦ-5 г. Новосибирска.



Экономичная альтернатива мазутному топливу

Еще одна новая разработка ГУП НПО «Гидротрубопровод» - технология получения водомазутного топлива (ВМТ) с высокими потребительскими качествами.

Топливо ВМТ - стабильная гомогенизированная система постоянного состава, не подверженная расслоению. Его можно использовать в любых топливопотребляющих агрегатах, работающих на мазуте (котлы, печи нефтепереработки, обжиговые печи, сушильные барабаны и т. п.), причем - без их реконструкции.

Основой технологии производства ВМТ является организация процесса интенсивной механохимической обработки смеси мазута с водой или сточными водами. Обработка происходит в заданной пропорции непосредственно перед вводом топлива в форсунки котлов или при работе через емкость-накопитель. В результате происходит диспергирование воды в мазуте на микронном уровне с одновременной активацией мазута на поверхностях раздела фаз «мазут-вода». Что в совокупности с особенностями процесса его горения выражается в итоге величиной удельной экономии мазута в пределах 2-8% (в зависимости от мощности котла).

Замена мазута на ВМТ дает следующие преимущества.

В процессе эксплуатации исключаются аварийные ситуации, имеющие место при работе котла на мазуте, такие, как погасание факела, хлопки в топочном объеме от водяных линз, забивание поверхностей нагрева коксовыми и сажевыми отложениями, налипание сажи на лопатки дымососа, возгорание сажи. Кроме того, снижается коррозия поверхностей нагрева, отсутствуют внеплановые остановы котла для чистки и ремонта.

Повышение экологической безопасности процесса горения дает отсутствие монооксида углерода, снижение на 20-50 % и более образования оксидов азота, снижение на 90% сажеобразования, подавление на 90-100 % образования бензапирена, утилизация сбросных вод различного происхождения.

Использование ВМТ ведет к уменьшению платы за выбросы вредных веществ в атмосферу и загрязнение окружающего бассейна, к экономии натурального топлива (мазута) на 2-8 %, к снижению потребления электроэнергии на собственные нужды на 5-10 %, к снижению расхода теплоносителя на собственные нужды, к повышению КПД котла, к увеличению сроков межремонтного периода и в итоге - к снижению себестоимости производимого продукта.

Установки по производству ВМТ отвечают современным требованиям, предъявляемым к высоким технологиям, и не требуют дополнительного обслуживающего персонала. Технология производств ВМТ полностью герметична, безотходна и экологически чиста.

Срок окупаемости установки в зависимости от эколого-экономических показателей конкретного объекта составляет всего 3-5 месяцев.

Новая технология производства и использования топлива ВМТ прошла цикл промышленных испытаний и реализована на ряде энергетических объектов, в том числе на Камчатской ТЭЦ-1, Семипалатинской ТЭЦ-1, в котельной № 6 Ярославского нефтеперерабатывающего завода им. Менделеева и др.



Гидро- и пневмоприводные диафрагменные насосы замещения ДНЗ

В содружестве с предприятиями г. Ижевска ГУП НПО «Гидротрубопровод» изготовило новые диафрагменные насосы замещения (ДНЗ), основанные на принципе замещения перекачиваемой среды приводной (водой, воздухом или маслом, нагнетаемых силовым агрегатом или подаваемых по магистрали высокого давления).

Насосы предназначены для перекачки многофазных сред (нефть-вода-газ-механические примеси), абразивной пульпы (отходов обогащения руд, концентратов, шламовых вод), химически активных сред (кислот, щелочей и их растворов, ароматических эссенций), водоугольного топлива.

Насосы могут использоваться в энергетике, горнодобывающей, химической и пищевой промышленности, при добыче и переработке нефти, в строительстве, сельском и коммунальном хозяйстве.

Напорные характеристики и КПД таких насосов близки к характеристикам центробежных насосов, маслонасосов и т. д. Насосы относятся к экологически чистому оборудованию, так как отсутствуют утечки и сальниковые уплотнения по перекачиваемой среде.

Насосы ДНЗ позволяют существенно снизить цикличность работы обратных клапанов и диафрагм (работающих в перекачиваемой среде), что повышает их долговечность и снижает эксплуатационные расходы, связанные с заменой обратных клапанов и диафрагм.

Средний ресурс работы быстроизнашивающихся элементов насоса (обратных клапанов и диафрагм) зависит от характеристик транспортируемой среды (температуры, агрессивности, абразивности и т.д.) и варьируется от полугода до 2 лет.

ДНЗ имеют общую принципиальную схему и обладают рядом преимуществ по сравнению с мембранно-поршневыми насосами: отсутствие прецизионных пар в перекачиваемой среде; герметичное разделение приводной и перекачиваемой сред; возможность перекачивать высоковязкие (до 1 Пас) и многофазные среды; блочный принцип построения и использование серийно выпускаемых стандартных элементов и устройств (обратных клапанов, гидро- и пневмораспределителей и т.п.) в конструкциях насосов; более высокую надежность вследствие возможности внутреннего резервирования, т.е. продолжения работы насоса в случае выхода из строя какого-либо обратного клапана или разделителя в целом за счет резервного разделителя.

В настоящее время ДНЗ производительностью от 0,2 до 20 м3/ч и напором от 1 до 20 МПа успешно прошли испытания на использование в системе водоподготовки на ТЭЦ (96% серная кислота), при откачке едкого натра (45%) из ж/д цистерн, для подачи водоугольного и водомазутного топлива на форсунки котла, для поддержки пластового давления и перекачки многофазных сред при добыче нефти.

ГУП НПО «Гидротрубопровод» готово к сотрудничеству в деле реализации технологий производства и использования топлив ЭКОВУТ и ВМТ на всех ее стадиях: от проектных работ до пуска установок в постоянную эксплуатацию, а также готово предоставить заинтересованным лицам насосы ДНЗ. Для этого следует обратиться:

Г. Н. ДЕЛЯГИН
А. С. КОНДРАТЬЕВ