Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка гидротермальной технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе

Номер контракта: 14.604.21.0012

Руководитель: Григорьев Виктор Степанович

Должность: Руководитель Инновационного центра

Организация: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение " Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
топливная энергетика, органические топлива, энергетические системы, сверхкритические водные среды, гидротермальные процессы, деструкция органических веществ, экологическая безопасность

Цель проекта:
Задачи реализуемого проекта: разработка технологических и конструкторских решений по организации процесса гидротермальной деструкции (ГТД) органического топлива в однотрубных и многотрубных реакторах при сверхкритических параметрах водной среды в автотермических и аллотермических режимах окисления и пиролиза. Цели реализуемого проекта: получение значимых научных результатов, позволяющих переходить к созданию опытно-промышленных установок гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив для энергетических систем малой и средней мощности; снижение экологической нагрузки на природу внедрением энергосберегающей и экологически безопасной технологии; повышение эффективности применения находящихся в эксплуатации энергетических систем; вывод на рынок промышленных установок и технологий мирового уровня; обеспечение экспортного потенциала и замещение импорта; прогрессивные структурные сдвиги в энергетических отраслях и создание новых рабочих мест.

Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальный образец многотрубного реактора для экспериментального стенда ГТД жидких и твердых органических топлив в однотрубных и многотрубных реакторах для исследования процессов гидротермальной деструкции в режиме автотермического полного и частичного окисления, а также при аллотермическом гидротермальном синтезе горючих газов: синтез-газа (Н2+СО) и биогаза (СН4+СО2).
Экспериментальный стенд для исследования ГТД жидких и твердых органических топлив в однотрубных и многотрубных реакторах.
Экспериментальные образцы жидких и твердых органических топлив, используемые в качестве исходных продуктов для деструкции при реализации процесса ГТД.
Проект технического задания на ОКР по теме: «Разработка и создание опытно-промышленной установки гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив.
Экспериментальный образец многотрубного реактора состоит из пятитрубного корпуса, верхней и нижней головки и обеспечивает процесс ГТД при давлении 30 МПа и температуре до 600 градусов Цельсия.
Экспериментальный стенд обеспечивает процесс ГТД твердых и жидких органических топлив в многотрубном реакторе при температурах от 400 до 550 градусов Цельсия, давлении 22-25 МПа, времени деструкции не более 60 секунд.
Экспериментальные образцы жидких и твердых органических топлив должны представлять собой водные смеси (суспензии, растворы или эмульсий) с содержанием органического топлива от 10 до 30 % и размером частиц твердых органических топлив в порошке менее 100 мкм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате реализации на стенде ГТД процесса сверхкритической гидротермальной деструкции будет, в перспективе обеспечено получение: высокоэнергетического пара, используемого для выработки электрической энергии; синтез- или биогаза для использования в качестве газового топлива или исходного сырья для синтеза жидкого моторного топлива, а так же, при определенных условиях, концентрированных водных суспензий солей и оксидов редкоземельных и других ценных металлов.
Научная новизна проекта заключается в разработке конструкторских и технологических решений ГТД органического топлива для энергоэффективного производства и преобразования энергии, значительно превосходящих существующие аналоги.
Результаты исследований существенно превосходят мировой уровень по научной новизне и возможности практического использования проекта. Разрабатываемые и реализуемые в настоящем проекте технологии гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив имеют реальный потенциал для опытно-промышленного применения. В настоящее время аналогичные экспериментальные работы как в России, так и за рубежом проводятся на лабораторном уровне, что снижает их практическую ценность ввиду трудностей и погрешностей масштабирования для реального применения.
Достижение заявленных результатов проекта обеспечено созданием экспериментального стенда ГТД и проведением на нем экспериментальных исследований ГТД жидких и твердых органических топлив при сверхкритических параметрах водной среды.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Малая распределенная энергетика, экология, промышленное производство.
Полученные при реализации проекта результаты могут быть использованы: в малой распределенной энергетике России для автономного обеспечения электрической и тепловой энергии различных потребителей; в сфере рационального природопользования путем ликвидации органических промышленных отходов; в промышленном производстве редкоземельных и других ценных металлов путем их извлечения из получаемых концентрированных водных суспензий солей и оксидов.
Планируемые результаты реализации проекта будут способствовать повышению надежности энергоснабжения автономных потребителей за счет
использования местных видов органических топлив и отходов, а также созданию альтернативного способа получения товарных продуктов как результата реализации технологии ГТД.

Текущие результаты проекта:
Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) на экспериментальный образец многотрубного реактора (ЭОМР).
Изготовлен ЭОМР, обеспечивающий автотермическую и аллотермическую гидротермальную деструкцию (ГТД) жидких и твердых органических топлив при сверхкритических параметрах водной среды.
Разработана ЭКД на экспериментальный стенд для исследования ГТД жидких и твердых органических топлив в однотрубных и многотрубных реакторах.
Разработан лабораторный технологический регламент на процесс ГТД жидких и твердых органических топлив, включающий в том числе:
- методику приготовления экспериментальных образцов жидких органических топлив;
- методику приготовления экспериментальных образцов твердых органических топлив;
- методику автотермической ГТД жидких и твердых органических топлив при сверхкритических параметрах водной среды;
- методику аллотермической ГТД жидких и твердых органических топлив при сверхкритических параметрах водной среды.
Разработаны рекомендации и предложения по реализации и внедрению результатов ПНИ в существующих энергетических системах и в дальнейших исследованиях и разработках.
Разработан проект технического задания на ОКР по теме: «Разработка и создание опытно-промышленной установки гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив».
В результате экспериментальных исследований установлено, что технологические характеристики гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив в однотрубных и многотрубных реакторах при сверхкритических параметрах водной среды соответствуют требованиям ТЗ: температура от 400 до 550 градусов Цельсия; давление 22-25 МПа; время деструкции не более 60 секунд.; Образцы синтез-газа, полученного при гидротермальной деструкции органических топлив, соответствующие по своим характеристикам газу, применяемому для работы в энергетических газопоршневых установках (теплотворная способность полученного газа должна быть не ниже 8 МДж/нм3; адиабатная температура горения не ниже 1500 градусов Цельсия).