Экспериментальные исследования технологии приготовления водоугольных топлив с добавками пирогенетической жидкости, их свойств и характеристик газокапельных факелов таких топлив в результате распыления пневматической форсункой

В связи с современными требованиями к охране окружающей среды и снижению объемов вредных выбросов в атмосферу многокомпонентные топлива в современном мире считаются перспективными. Это является причиной активных исследований новых экологических и энерго-эффективных топлив по сравнению, например, с традиционными жидкими (мазут) и твердыми (уголь). В последние десятилетия становится привлекательным отказ от традиционного сжигания угля при производстве электрической энергии и переход на водоугольные суспензии (ВУС) в связи с тем, что их сжигание в топках паровых и водогрейных котлов сопровождается снижением (до 18%) объемов эмиссии антропогенных соединений (оксиды серы и азота). При этом для таких топлив характерны малые риски возникновения пожаров, взрывов и широкий спектр доступных компонентов, в том числе и отходы различных производств, к которым совершенно справедливо можно отнести деревообрабатывающие предприятия. Например, лесопромышленный комплекс является значимым для Томской области по причине обеспечения рабочих мест, притока инвестиций и налоговых поступлений в бюджет региона. При этом деревообрабатывающая промышленность сопровождается технологическими отходами (стружка, опилки и т.д.). Одним из современных экологических способов их эффективной переработки, с точки зрения экономики и энергетики, является пиролиз, позволяющий получить полезные продукты – полукокс, горючий газ и пиролизное масло. Последнее сопровождается образованием пирогенетической жидкости ("балластового" компонента продукта), что обусловлено высокой влажностью исходного сырья (древесина). Объемы такой жидкости составляют более 30 масс.% получаемого продукта. Прямая утилизация (сброс в систему канализации, отвод в почву или на открытый грунт) такой жидкости невозможна. Связано это с содержанием в ней различных соединений, таких как фенолы. При этом пирогенетическая жидкость обладает энергетической ценностью (содержит остаточные углеводороды пиролизного масла) и может быть эффективно использована в качестве компонента котельных топлив. Одним из таких видов топлива являются водоугольные суспензии. Введение в состав водоугольных топлив пирогенетической жидкости позволит решить проблему ее безопасной утилизации. Объясняется это тем, что в условиях высокотемпературного сжигания количество фенолов снижается в результате осаждения, а объемы их выбросов в атмосферу становятся минимальными. Эффективность сжигания водоугольных суспензий в камерах сгорания паровых и водогрейных котлов существенно зависит от характеристик их распыления. В настоящее время в научно-технической литературе отсутствуют результаты исследований процессов распыления водоугольных суспензий, содержащих пирогенетическую жидкость. Характеристики распыления таких топлив малоизучены и существенно отличаются от двухкомпонентных водоугольных топлив (ВУТ) вследствие того, что на их свойства (вязкость, плотность, поверхностное натяжение, стабильность и т.д.) оказывают влияние их компоненты. Поэтому очень сложно прогнозировать характеристики струи (от которых зависит стабильная работа котельного оборудования, сжигающего водоугольные суспензии) после распыления таких топлив. Запланированные результаты в настоящее время не имеют аналогов в научно-технической литературе (включая международные высокорейтинговые журналы) в части влияния пирогенетической жидкости на характеристики распыления водоугольных суспензий. Полученные результаты позволят установить наиболее оптимальные варианты составов таких топлив, содержащих топливно-энергетические ресурсы – пирогенетическая жидкость как продукт пиролиза отходов лесотехнического комплекса – и условия их распыления в камерах сгорания паровых и водогрейных котлов и газификаторов для производства тепловой и электрической энергии.