Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки «Приоритет 2030» запустили установку полного цикла по созданию композиционных топлив в условиях, приближенных к реальным теплоэнергетическим производствам. Установка позволяет моделировать процесс сжигания топлива в топках котельных агрегатов с возможностью контроля и управления технологическими параметрами.

На ней будут проводить полупромышленные исследования композиционных топлив на основе низкосортного сырья и коммунальных отходов. Установка состоит из весов, дробилки, шнека, шаровой мельницы мокрого помола, емкостей для компонентов и готового топлива, нескольких насосов и водогрейного котла с муфельным предтопком. Система полностью автоматизирована.

«Установка позволит исследовать процессы сжигания композиционных твердых и жидких топлив в условиях, приближенных к реальным, на объектах теплоэнергетики. Она обеспечивает непрерывную регистрацию и управление в широких диапазонах значимыми параметрами и характеристиками протекающих процессов: компонентным составом топлива, коэффициентом избытка воздуха в топке, температурным режимом сжигания топлива, временем нахождения частиц или капель топлива в камере сгорания, концентрацией антропогенных выбросов в дымовых газах», — отмечает профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков.

Принцип действия энергоустановки заключается в последовательном приготовлении, воспламенении и сжигании композиционного топлива.

На первой стадии твердое топливное сырье взвешивается и измельчается в дробилке до размера не более одного сантиметра. После этого твердое топливное сырье загружается в шаровую мельницу мокрого помола при помощи шнека, где частицы измельчаются до пылевидного состояния и предварительно смешиваются с водой и жидкими горючими компонентами.

На второй стадии полученная суспензия подается в смешивающую емкость при помощи насоса, куда также дополнительно добавляются жидкие горючие отходы (отработанное масло, сточные воды и прочее). Для получения стабильной топливной смеси помимо перемешивания лопастной мешалкой выполняется рециркуляция топлива через насос-гомогенизатор.

На третьем этапе готовое суспензионное топливо подается дозировочным насосом на форсунку муфельного предтопка для последующего сжигания в топке котла.

Мощность комплекса — 63 кВт. Этого хватит, чтобы отопить производственное помещение площадью около 500 квадратных метров. Установка может производить около 25 килограмм композиционного топлива в час. Потенциальная стоимость такого топлива — 2,5 рубля за килограмм. Комплектация установки позволяет ей работать круглосуточно в течение всего года. В год она способна выработать около 470 гигакалорий тепловой энергии.

«Использование нашей установки на реальных объектах и ее серийный выпуск позволят использовать местные сырьевые источники, включая низкосортные топлива, отходы угледобычи и углеобогащения, различные виды отработанных масел, отходы нефтепереработки, биомассу. Это, в свою очередь, снизит загрязнение окружающей среды при сокращении объемов складирования различного вида отходов, а также уменьшит антропогенные выбросы в атмосферу с дымовыми газами за счет организации процесса горения в полувосстановительной среде. Главное отличие установки по сравнению с аналогами состоит в возможности утилизации широкого спектра отходов в рамках одного технологического процесса», — добавляет Дмитрий Глушков.

Сейчас комплекс проходит пусконаладочные работы. На нем будут проводить полупромышленные исследования композиционных топлив из промышленных и коммунальных отходов для поиска оптимальной технологической, экологической и экономической эффективности процесса выработки энергии.