14.578.21.0065
Проведенный аналитический обзор и патентные исследования показали, что разрабатываемая технология и конструкция политопливного газогенератора содержит многочисленные элементы новизны научных и технологических решений. Из большого числа публикаций, посвященных технологиям газификации известно, что существует ряд технологий генерации газа из углей, реализованных на практике. К ним относятся газогенераторы по методу Винклера, Лурги, Копперс-Тотцек, Коноко-Филипс, Сименс. Все они обладают рядом недостатков, связанных, прежде всего с тем, что в них могут использоваться только некотрые виду углей, имеющих определенную крупность. Другим важным недостатком существующих технологий являются высокие капиталовложения. Наиболее близкой по техническим решениям и получаемому результату является технология РОМЕЛТ, разработанная в НИТУ "МИСиС". В ней реализован принцип безотходности и политопливности. Однако и технология РОМЕЛТ не лишена недостатков, связанных с конструктивными особенностями печи. В разрабатываемой технологии все перечисленные недостатки устранены.
Анализ методик исследования химических свойств различных видов твердого топлива подтвердил вывод о том, что существующие методики химического анализа углей и других видов твердого топлива, особенно их минеральной части, имеют ряд недостатков. В ходе выполнения ПНИЭР были разработаны новые методики определения химического состава твердого топлива.
Помимо химического состава различных видов твердого топлива проведен анализ методик определения физических и теплотехнических свойств этих материалов. Определены методики проведения исследований. Показано, что для успешной переработки твердого топлива в газогенераторах необходимо проводить полный комплексный анализ этих материалов. Проведены исследования полного химического состава различных видов углей и торфа. Проведены исследования физико-химических свойств различных видов твердого топлива, определены их физические свойства, калорийность, элементный состав, Выполнен термогравиметрический анализ различных видов твердого топлива. Определены калорийность и температуры воспламенения твердого топлива на воздухе.
Проведен теоретический анализ существующих методов предварительного окускования различных видов твердого топлива. Выявлены основные критические параметры окускования, определяющие прочностные свойства твердотопливных брикетов. Разработаны программа и методики экспериментальных испытаний окускования различных видов твердого топлива с добавками различных видов связующего. В ходе разработки программы и методики экспериментальных испытаний были проведены эксперименты по опробованию различных видов углей, отходов углеобогащения торфа, органической части твердых бытовых отходов. Опробованы различные виды связующего. Проведена серия испытаний по брикетированию с добавками различных видов связующих: бурых углей; отсевов и шламов энергетических длиннопламенных углей; отсевов каменных углей марок Г, ГЖ, Т и шламов коксующихся углей; торфа; древесных опилок, лигнина и органической частью ТБО.
Разработана конструкция и смонтирована горячая модель горна газогенератора. На модели газогенератора выполнены эксперименты по раздельному сжиганию различных видов топлива: газообразного, жидкого и твердого в жидкой шлаковой ванне.
Разработан рабочий проект и выполнен монтаж пилотного образца политопливного газогенератора.
В ходе выполнения исследований полного химического состава твердого топлива разработаны методики, которые позволяют проводить более полный и точный химический анализ образцов твердого топлива, и обладают научной новизной.
В ходе исследований по брикетированию различных видов твердого топлива показано, что наилучшим способом окускования твердого топлива является экструзия. Определены оптимальные размеры производимых брикетов, состав брикетов, количество и состав связующего. Показано, что практически любое твердое топливо, в том числе отходы углеобогащения, возобновляемые источники энергии, такие как торф, твердые бытовые отходы и т.д., могут быть предварительно окускованы с получением брикетов, имеющих прочность, достаточную для их использования в политопливном газогенераторе.
На разработанной и смонтированной горячей модели горна политопливного газогенератора показано, что при газификации различных видов топлива (твердого, жидкого и газообразного) можно получать высококалорийный генераторный газ, содержание негорючих компонентов в котором не превышает 10-15%. Изучено поведение ряда сопутствующих твердому топливу компонентов, таких как сера, фосфор, железо, ванадий, фтор, хлор, натрий, калий.Показано, что в жидкой шлаковой ванне создаются условия для управления перераспределения этих компонентов между продуктами переработки.
Разработан рабочий проект, и выполнен монтаж пилотного образца политопливногго газогенератора. Проведены предварительные работы по подготовке пилотного образца политопливного газогенератора к горячему запуску.
Полученные результаты обладают научной новизной. Подано 5 заявок на патенты РФ, зарегистрировано 8 ноу-хау.
Разработана уникальная конструкция и смонтирован пилотный образец политопливного газогенератора. Установка не имеет мировых аналогов.
Для ускорения прохождения процесса внедрения разрабатываемой технологии в промышленность предполагается проведение демонстрационных опытных компаний на пилотном образце политопливного газогенератора с использованием твердого топлива, используемого (или планируемого к использованию) на конкретном предприятии. По результатам опытных компаний будут разрабатываться ТЭО и КД промышленных образцов политопливного газогенератора с учетом требований конкретного заказчика. Массовое внедрение технологии производства тепла и электроэнергии в депрессивных регионах из местных источников энергии позволит решить ряд социальных и экологических проблем, будет способствовать развитию регионов. Строительство установок политопливного газогенератора позволит вовлечь в процессы их освоения предприятия энергетического машиностроения, химической, металлургической и строительной индустрии.
Проведены переговоры со специалистами по химическому катализу органического топлива и других товарных продуктов из генераторных газов . Разработан план мероприятий по дооснащению пилотной установки системой тонкой очистки и коррекции генераторных газов с дальнейшим использованием на узле каталитического синтеза.
Результаты выполненной ПНИЭР позволяют перейти на стадию освоения разработанной технологии в опытно-промышленных масштабах.