Висококонцентровані водовугільні суспензії

Висококонцентро́вані водову́гільні суспе́нзії — рідке паливо, яке отримують шляхом змішування подрібненого вугілля, води та пластифікатора. Має підвищену концентрацію вугільної речовини.

Історична довідка

Наукові дослідження зі створення висококонцентрованої водовугільної суспензії для одержання альтернативного палива (водовугільного палива) проводили від початку 1980-х у Японії, США, Італії, Німеччині, Китаї, з 1985 — у СРСР (УРСР, РРФСР).

Науково-дослідницькі організації СРСР спільно з фірмою «Снампрожетті» («Snamprogetti SpA»; Італія) розробили, збудували й запустили в експлуатацію 1990 дослідно-промисловий магістральний вуглепровід Білово—Новосибірськ (РФ) довжиною 260 км і продуктивністю 3 млн т вугілля на рік. Для здійснення проекту учені науково-дослідних інститутів України втілили близько 50 винаходів.

У 1990-х Японія та Китай нарощували потужності з виробництва та спалювання водовугільного палива. На межі 20–21 ст. в Японії, РФ, США на основі збагаченого вугілля (зольністю менше 1 % за масою) розроблені технології виробництва й раціональний склад водовугільного палива, яке може бути ефективним паливом для дизельних двигунів на залізничному і морському транспорті.

Характеристика

Водовугільні суспензії

Склад висококонцентрованої водовугільної суспензії:

• 62–65 % вугілля, подрібненого до рівня від 0 до 100–250 мкм;
• 37–34 % води;
• близько 1 % хімічних домішок — пластифікаторів.

У деяких видах висококонцентрованої водовугільної суспензії вміст вугілля досягає 80 %. В’язкість кондиційних висококонцентрованих водовугільних суспензій — у межах 0,5–1,2 Па∙с; седиментаційна стабільність (див. Седиментація) — 30 діб.

Найбільш технологічним, економічним і сприятливим чинником для максимально щільної упаковки частинок твердої фази в одиниці об’єму суспензії є бімодальний характер розподілу частинок за розмірами з певним співвідношенням крупної (100–250 мкм) і дрібної (менше 40 мкм) фракцій. Доцільна частка дрібної фракції від маси твердої фази суспензії — 30–40 %. Забезпечення оптимального гранулометричного складу (див. Гранулометрія) досягають індивідуально для кожного виду вугілля залежно від його марки і властивостей: зольності, вологості, ступеня окиснення, твердості тощо. Найбільш перспективною технологією одержання висококонцентрованих водовугільних суспензій є мокре подрібнення вугілля у млині. Перспективним вважають також використання кавітаційних технологій (див. Кавітація).

Висококонцентровані водовугільні суспензії використовують для гідравлічного транспортування (переважно в магістральних гідротранспортних системах), транспортування в автомобільних та залізничних цистернах та як рідке водовугільне паливо.

Водовугільне паливо

Композиційне штучне рідке паливо на основі вугілля та води; висококонцентрована водовугiльна суспензiя, яка має заданi реологiчнi (див. Реологія), седиментацiйнi й паливнi характеристики та призначена для безпосереднього спалювання у топках котлоагрегатiв. Концентрація водовугільного палива — 60–80 % вугілля, подрібненого до рівня від 0 до 100–250 мкм. Водовугільне паливо зниженої концентрацiї (45–50 % за масою) використовують як додаткове паливо при сумiсному спалюваннi з пилоподiбним вугiллям.

Фізичні властивості водовугільного палива:

• температура займання — 800–850 °С;
• температура горіння — 950–1 150 °С;
• теплотворна здатність — 3 700–4 700 Ккал;
• ступінь згоряння вуглецю — понад 99 %.

Водовугільне паливо пожежо- та вибухобезпечне.

Порівняно з сухим меленим (пилоподібним) вугіллям застосування водовугільного палива у теплоенергетиці дозволяє зменшити на 20–35 % викиди в атмосферу оксидів азоту, сірки і чадного газу, а також забезпечує повноту вигоряння органічної маси до 99 %.

У котлоагрегатах водовугільне паливо може замінювати природний газ і мазут.

Література

1. Круть О. А. Водовугільне паливо. Київ : Наукова думка, 2002. 169 с.
2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
3. Мурко В. И. Физико-технические свойства водоугольного топлива. Кемерово : Кузбасский государственный технический университет, 2009. 195 с.
4. Світлий Ю. Г., Білецький В. С. Гідравлічний транспорт. Донецьк : Східний видавничий дім ; Донецьке відділення НТШ ; Редакція гірничої енциклопедії, 2009. 436 с.
5. Biletsky V., Sergeyev P., Krut О. Fundamentals of Highly Loaded Coal-Water Slurries // Mining of Mineral Deposits. Boca Raton : CRC Press, 2013. P. 105–114.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

О. А. Круть

Покликання на цю статтю: Білецький В. С., Круть О. А. Висококонцентровані водовугільні суспензії // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Висококонцентровані водовугільні суспензії (дата звернення: 19.10.2021).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 21.09.2021