Использование высокозольных углей и отходов углеобогащения на Украине

Кроме того, определены ресурсы дальнейшего пополнения таких запасов. Это отходы углеобогащения, поступающие в отвалы — более 2 млн т у.т. в год; бурые угли, которые сейчас не используются в энергетике — свыше 1.5 млн т у.т. в год на существующих мощностях и 3.5-4 млн т у.т. в год в случае освоения Верхнеднепровского разреза.

Помимо этого, в Украине есть запасы высокозольных «соленых» каменных углей, которые сегодня не добываются. Эти ресурсы при их освоении могут дать около 1.5-1.8 млн т у.т. в год.

Институтом Института угольных энерготехнологий НАН Украины определены основные технологии термической переработки высокозольного угля и отходов углеобогащения:

сжигание в циркулирующем кипящем слое (уголь и шламы с зольностью до 65%, котлоагрегаты большой и средней мощности);
сжигание в низкотемпературном кипящем слое (уголь и его сухие отходы с зольностью до 80%, котлоагрегаты малой мощности);
сжигание в высокотемпературном кипящем слое (антрациты и тощий уголь с зольностью до 55%, котлоагрегаты малой мощности);
сжигание в форсированном низкотемпературном кипящем слое (уголь, сухие отходы углеобогащения, агломерированные шламы с зольностью до 75%, котлоагрегаты малой и средней мощности);
газификация в плотном или фонтанирующем слое (сланцы, буроугольные отходы, аппараты малой мощности).Применение этих технологий позволит снизить расходы газа в энергетике и решить экологические проблемы в местах скопления отходов.Институтом разработана программа использования шламов и сухих отходов углеобогащения для сжигания на ТЭС.
Цели программы:
разработка методов использования топливных компонентов шламов и сухих отходов для сжигания на ТЭС;
определение объема накопленных на обогатительных фабриках шламовых и сухих отходов с зольностью, приемлемой для получения энергетического топлива;
определение возможных объемов поставок топлива из отходов углеобогащения для сжигания на ТЭС;

определение объемов реконструкции, модернизации и дооборудования ТЭС, обогатительных фабрик и шахт для вовлечения дополнительных топливных ресурсов из угольных отходов для сжигания на ТЭС.

Однако полностью программа не реализована из-за недостатка финансирования.

Института угольных энерготехнологий НАН Украины имеет практический опыт работы в этом направлении. На Старобешевской ТЭС специалисты института осуществляли научное сопровождение реконструкции блока 200 МВт с пылеугольным котлом ТП-100 на котел для сжигания высокозольных отходов углеобогащения в циркулирующем кипящем слое (ЦКС).

После реконструкции достигнуты следующие показатели: электрическая мощность блока — 215 МВт, КПД котлоагрегата — 90.5%, паропроизводительность — 670 т/ч, параметры пара (давление/перегрев/промперегрев) — 13 МПа/540/540°С, гарантированный диапазон регулирования мощности без «подсветки» природным газом — 50-100%, расход условного топлива — 355-363 г/кВтч.

На энергоблоке №3 Трипольской ТЭС внедрена горелка с термохимической подготовкой топлива для энергетических и промышленных котлоагрегатов (введена в эксплуатацию в конце 2010 г.).

Кроме того, существует ряд перспективных разработок для сжигания высокозольного угля в котлоагрегатах малой и средней мощности. В частности, выполнен рабочий проект котлоагрегата Е-10-1.6КФ для сжигания высокозольного угля в ЦКС. Котлоагрегат имеет следующие технико-экономические показатели: паропроизводительность — 10 т/ч; расход топлива — 1.1 т у.т./ч; диапазон регулирования мощности — 50–100%; выбросы оксидов серы — менее 250 мг/нм³, оксидов азота — менее 250 мг/нм³; КПД котлоагрегата — не менее 83%. Затраты на изготовление котлоагрегата оцениваются в $1.05 млн, срок окупаемости составляет 1.5-2 года.

Выполнен также эскизный проект котлоагрегата Е-50-3.9-380КФ для сжигания высокозольного угля в ЦКС. Котлоагрегат имеет следующие технико-экономические показатели: паропроизводительность — 50 т/ч; расход топлива — 6.5 т у.т./ч; диапазон регулирования мощности — 50–100%; выбросы оксидов серы — менее 250 мг/нм³, оксидов азота — менее 250 мг/нм³; КПД котлоагрегата — не менее 85%. Затраты на изготовление оцениваются в $4 млн, срок окупаемости — 2 года.

Расширение топливной базы тепловых электростанций Украины возможно также за счет вовлечения внебалансовых запасов угля. Этого можно достичь путем освоения значительных запасов «соленого» угля Западного Донбасса (Новомосковское, Богдановское, Петряковское месторождения), которые оцениваются в 12 млрд т и в настоящее время не используются. Помимо этого, рассматривается возможность использования запасов бурого угля.

Специалисты Института предлагают осуществить закладку шахты по добыче «соленого» угля для отработки промышленной технологии его очистки и сжигания. Особенности «соленого» угля: высокая теплота сгорания — 6800-7000 ккал/кг; низкая зольность — менее 10-12% (сухой массы); толщина пластов — 3-3.5 м. Это каменные угли газовых марок, залегающие на глубине до 600 м. Проблемы освоения этих ресурсов связаны с высоким содержанием в угле солей щелочных металлов (NaCl и KCl).

Однако в ИУЭ показана возможность водной отмывки угля от солей. Для использования «соленого» угля в тепловой энергетике необходимо разработать технологии водной отмывки угля с последующим их сжиганием в низкотемпературном кипящем слое в котлах с определенными режимными и конструктивными особенностями.

Ориентировочные объемы накопленных сухих отходов добычи и обогащения антрацита с зольностью, пригодной для получения энергетического топлива

	Накопленные запасы, млн т	Зольность, на сухую массу, %	Содержание топливной компоненты, млн т
Луганская область
Шахты	225	72.9	39.5
Обогатительные фабрики	98	71.6	13.9
Донецкая область
Шахты	97	73.5	18.3
Обогатительные фабрики	71	68.1	14.3
Всего	491	71.5	86.0

Информация предоставлена по данным Института угольных энерготехнологий НАН Украины

Прогнозные оценки забалансовых твердых топлив и потенциал мощности котлоагрегатов для их сжигания

Вид топлива	Объем использования, млн т у.т. в год	Общая тепловая мощность котлоагрегатов, ГВт	Количество промышленных котлоагрегатов в пересчете на мощность 30 МВтт	Количество энергетических котлоагрегатов в пересчете на мощность 550 МВтт (200 МВтэл)
Бурый уголь	1.5–1.6	2.4–2.6	25–30	2
Шламы	1.0–1.5	1.6–2.4	10–15	2
Высокозольный уголь	1.4–1.6	2.2–2.6	15–20	2
Сухие отходы	2.4–2.6	3.6–3.9	30–35	4
Всего	6.3–7.3	9.8–11.5	80–100	10

Информация предоставлена по данным Института угольных энерготехнологий НАН Украины