Prospects for using composite liquid fuel in power engineering
Uninterrupted supplying of the national economy with gas, oil, coal, electric and thermal energy is one of the conditions for guaranteeing its economic and political independence and national security. The enterprises of power engineering, working on traditional hydrocarbon energy resources, in part...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/752 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104263897219072 |
|---|---|
| author | Goncharuk V.V. Makarov A.S. Kosygina I.M. |
| author_facet | Goncharuk V.V. Makarov A.S. Kosygina I.M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Goncharuk V.V.",
"institution": null
},
{
"author": " Makarov A.S.",
"institution": null
},
{
"author": "Kosygina I.M.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Goncharuk V.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:46Z |
| description | Uninterrupted supplying of the national economy with gas, oil, coal, electric and thermal energy is one of the conditions for guaranteeing its economic and political independence and national security. The enterprises of power engineering, working on traditional hydrocarbon energy resources, in particular on solid fuel (coal), annually produce tens millions tons of ash and slag waste and hundreds of millions of cubic meters of gaseous emissions. The consequences of coal using as an energy carrier are the most significant for the environment and human health (in comparison with other fuels). In the case of coal combustion, nitrogen and sulfur-containing (NOx and SOx) oxides, volatile organic compounds (ash and dust), large amounts of carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) gases per unit of energy produced, as well as various traces of metals can be spread over large areas and have a strong influence on human health.As a promising approach to reduce the harmful impact on the environment and to increase the efficiency of thermal power plants, it is proposed to use composite liquid fuel (CLF) instead of pulverized and layerwise combustion of coal. The use of composite liquid fuels based on coal is promising for several reasons. First, as a basis, one can take coals of different grades, in particular, brown coal, the use of which as an energy raw materials is connected with certain difficulties due to their high moisture content and the tendency to spontaneous combustion, as well as coal mined by a hydraulic method, its small classes and coal sludge. Second, with the appropriate selection of components, it is possible to obtain fuel with specified properties and use it in various power units. At the same time, the use of CLF makes it possible to increase the completeness of combustion of solid fuel particles due to the effect of "microexplosion" of suspension droplets, while the maximal combustion temperature decreases here, and, accordingly, the emissions of soot, benzo(a)pyrene, and nitrogen oxides are reduced.The transition of coal-fired power plants from traditional solid fuel (coal) to composite liquid fuels will solve several global problems. The first is the utilization of a wide class of waste from coal and oil refining. This will enable one not only to utilize the already accumulated waste, but also to prevent the accumulation of waste generated again. The second is connected with the decrease in the concentration of anthropogenic emissions from coal energy enterprises (SOx by 40%, NOx by 20%), which will lead to the decrease in negative impact on the environment. The third is the rational use of natural resources. This can lead to saving the fuel costs alone by hundreds of millions of UAH per year. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2020.02.038 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
38
В.В. ГОНЧАРУК, А.С. МАКАРОВ, І.М. КОСИГІНА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2020, issue 2(61)
Безперебійне забезпечення народного госпо-
дарства країни газом, нафтою, вугіллям, елек-
тричною і тепловою енергією – одна з умов існу-
вання її економічної та політичної незалежності
та національної безпеки. Основу енергетичної га-
лузі України складають атомні та теплові станції.
Більшість енергоблоків теплових електростан-
цій України (ТЕС) розраховані на використання
вугільного палива. Так за офіційними даними Мі-
ністерства енергетики та вугільної промисловості
України, потужність енергоблоків ТЕС становить
29,36 ГВт, з них вугільні енергоблоки – 21,8 ГВт,
що становить 41% потужностей загальної енер-
госистеми України. Максимальний коефіцієнт
корисної дії (ККД) вугільних ТЕС становить у
середньому 29–31%, в той час як в європейських
країнах цей показник становить 45% [1]. При цьо-
му питомі витрати умовного палива на ТЕС Укра-
їни дуже великі й у разі роботи ТЕС на антрациті
в середньому складають 397,1 г у.п. / 1 кВт год, що
в 1,5 рази вище, ніж на європейських ТЕС [1–3].
Для вироблення електроенергії на вугільних
ТЕС генеруючих компаній України необхідно
24 млн т кам’яного вугілля, 865 тис. т газу, 71,4 тис. т
мазуту [1] і 2 млрд м3 води на рік [3].
В даний час відбувається переосмислення ролі
та місця вугілля в забезпеченні енергетичної і еко-
номічної безпеки держави. При цьому збільшення
частки вугілля в паливному балансі країни є ста-
білізуючим фактором захисту від виникнення гли-
боких енергетичних криз.
Однак екологічні проблеми, що виникають
при широкому застосуванні вугільних енерго-
ресурсів, потребують особливої уваги. Наслід-
ки [4] використання вугілля як енергоносія най-
більш вагомі для навколишнього середовища
і здоров’я людини (порівняно з іншими пали-
вами). Вміст домішок, мінеральних компонен-
тів, сірки, азоту, важких металів багато в чому
обмежує повсякденне застосування вугілля в
якості екологічно прийнятного палива [4]. У
разі його спалювання виділяються: азото- і сір-
ковмісні (NOx і SOx) оксиди, леткі органічні
сполуки (зола і пил), велика кількість вуглекис-
ПРОГНОЗУВАННЯ, СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ
ТА ОПТИМІЗАЦІЯ СТРУКТУРНОГО РОЗВИТКУ ЕНЕРГЕТИКИ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print). The problems of general energy, 2020, 2(61): 38–42
doi: https://doi.org/10.15407/pge2020.02.038
УДК 662.757: 621.6.035 В.В. ГОНЧАРУК, д-р хім. наук, професор, академік НАН України, ORCID 0000-0003-4594-2440,
А.С. МАКАРОВ, д-р техн. наук, ст. наук. співр., ORCID 0000-0001-6077-4006,
І.М. КОСИГІНА, канд. техн. наук, ORCID 0000-0002-8277-9745
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України,
бул. Академіка Вернадського, 42, м. Київ–142, 03142
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ КОМПОЗИЦІЙНОГО
РІДКОГО ПАЛИВА В ЕНЕРГЕТИЦІ
Підприємства енергетичного комплексу, що працюють на традиційних вугле-
водневих енергоресурсах, зокрема на твердому паливі (вугіллі), щорічно ви-
робляють десятки мільйонів тон золошлакових відходів (ЗШВ) і сотні мільйонів
кубометрів газоподібних викидів. Як перспективний підхід зменшення шкідли-
вого впливу на навколишнє середовище та підвищення коефіцієнта корисної дії
теплових електростанцій запропоновано застосування композиційного рідкого
палива замість пилоподібного та шарового спалювання вугілля. Обґрунтовано
доцільність використання в промислових енергоустановках композиційного
рідкого палива (КРП). Відзначено переваги використання КРП в якості енерге-
тичного палива порівняно з традиційними.
К л ю ч о в і с л о в а: композиційне рідке паливо, суспензійне паливо, теплові
електростанції.
© В.В. ГОНЧАРУК, А.С. МАКАРОВ, І.М. КОСИГІНА, 2020
39
Перспективи використання композиційного рідкого палива в енергетиці
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2020, issue 2(61)
лого (СО
2
) та чадного (СО) газу на одиницю ви-
робленої енергії, а також різні сліди металів, які
можуть розсіюватися на великих площах і сер-
йозно впливати на здоров’я людини. Крім цього
спалювання вугілля на теплових електростанці-
ях призводить до великої кількості золошлако-
вих відходів (ЗШВ), які містять (у випадку ви-
користання антрацитового вугілля) до 30% маси
незгорілого вугілля (недопалу), що є однією з
причин низького коефіцієнта корисної дії укра-
їнських ТЕС. Ці відходи накопичуються в золо-
відвалах і потребують подальшої утилізації [5].
Останнім часом українські ТЕС зіткнулися з
ще однією проблемою, яку вони долають у резуль-
таті високих економічних витрат і істотних техно-
логічних ускладнень. Так деякі станції змушені
були відмовитися від застосування антрациту та
перейшли на використання газового вугілля. Од-
нак використання газового вугілля має ряд труд-
нощів через підвищені виділення з нього летких
компонентів і високий рівень займання. Якщо у
процесі переробки вугілля потрапить більше 16%
кисню, буде вибух або пожежа.
Вирішення цих екологічних проблем вимага-
ють розробки і впровадження нових екологічно
чистих технологій, які змогли б забезпечити пози-
тивний ефект для навколишнього середовища та
більш високого ступеня використання палива, що
добувається, тобто для підвищення коефіцієнта
корисної дії (ККД) ТЕС. У зв’язку з цим у даний
час розробляються різні методи підвищення ефек-
тивності енергетичних і транспортних установок
і зниження їх впливу на навколишнє середовище.
Дані методи можна умовно розділити на дві групи:
- удосконалення конструкцій енергогенерую-
чих агрегатів і двигунів;
- поліпшення експлуатаційних властивостей
застосовуваних палив.
Однак можливості удосконалення існуючих
конструкцій, наприклад, енергетичних котлів, а
для транспортних установок – двигунів внутріш-
нього згоряння, вже підійшли до своєї технологіч-
ної межі. Подальше збільшення ККД досягається
значним ускладненням агрегатів, появою додатко-
вих пристроїв, що тягне за собою часто непропо-
рційне збільшення їх вартості.
Тому більш перспективним на сьогоднішньо-
му етапі є другий напрямок – не тільки поліп-
шення характеристик традиційних органічних
палив, але і створення нових енергоефектив-
них технологій з урахуванням утилізації різних
енергомістких відходів, наприклад відходи ву-
гільного та нафтового походження, побічні спо-
луки органічного синтезу, відпрацьовані змащу-
вально-охолоджувальні суспензії, відходи хар-
чової, спиртової та целюлозної промисловості,
барвники тощо. Промислові та побутові стічні
води також часто містять значну частку орга-
нічної складової. Всі ці відходи є енергонасиче-
ними і можуть використовуватись при розробці
технології одержання текучого композиційного
палива. Освоєння технологій ефективної ути-
лізації цих промислових відходів стає актуаль-
ним завданням для енергетичної галузі, так як
можливо забезпечити істотне зниження впливу
роботи теплових електричних станцій (ТЕС) на
навколишнє середовище. Спалювання відходів
вуглевидобутку та нафтопереробки на ТЕС у по-
чатковому стані досить важко, тому що вимагає
зміни топкових камер, модифікації систем при-
готування палива, транспортування і зберігання.
Тому викликає інтерес створення композицій-
них рідких палив (КРП) для спалювання в ре-
жимах, підтримуваних ТЕС, а також котельнями
та іншими енергетичними установками без зна-
чних конструктивних змін [6].
Композиційне рідке паливо – стійка паливна
суміш на основі двох і більше компонентів, для
приготування якої використовуються сучасні ви-
сокоефективні пристрої, такі як дезінтегратори,
вібромлини, апарати віхрового шару, проточні
млини-актіватори, кавитационні апарати.
Застосування композиційних рідких палив на
основі вугілля перспективно з кількох причин
[7–9]. По-перше, в якості основи можуть викорис-
товуватися вугілля різних марок, зокрема, бурі,
використання яких в якості енергетичної сирови-
ни пов’язано з певними труднощами через їх висо-
ку вологість, схильності до самозаймання, а також
вугілля, що добуваються гідравлічним способом,
дрібних класів і вугільних шламів [8]. По-друге,
при відповідному підборі компонентів можна
отримувати паливо з заданими властивостями та
використовувати його в різних енергетичних агре-
гатах. У той же час, використання КРП дозволяє
підвищити повноту згорання твердих частинок
палива за рахунок ефекту «мікровибуху» крапель
суспензії, при цьому знижується максимальна
температура горіння, а відповідно і викиди сажі,
бенз(а)пірену і оксидів азоту [9].
Роботи зі створення композиційних і емульсій-
них палив із заданими експлуатаційними власти-
востями проводяться як вітчизняними, так і зару-
біжними вченими ще з 70-х років минулого століт-
тя. Наприклад, у роботі [10] навіть подано класи-
фікацію таких палив, яка включає водо-вугільні,
водо-мазутні, мазуто-вугільні, метанолвугільні й
інші види. При проведенні даних досліджень про-
стежується прагнення вирішити кілька основних
завдань: по-перше, знизити викиди забруднюючих
речовин за рахунок інтенсифікації спалювання і
взаємовпливу компонентів; по-друге, використо-
вувати відходи виробництва та переробки в якості
одного з горючих компонентів, наприклад, вугіль-
40
В.В. ГОНЧАРУК, А.С. МАКАРОВ, І.М. КОСИГІНА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2020, issue 2(61)
ні і нафтові шлами, замазучені стоки; по-третє,
знизити вартість палива за рахунок використання
більш дешевих і доступних складових. Найбіль-
ший прогрес досягнутий у використанні суспен-
зійних палив (СП), є досвід їх успішного промис-
лового застосування в якості палива для котлів і
дизельних двигунів [11].
Суспензійне паливо – висококонцентрована
дисперсна система, в якій в якості горючої осно-
ви використовуються дисперсна фракція вугілля
будь-якої калорійності та рідка фаза, що склада-
ється з води і органічних відходів виробництва, з
добавками пластифікаторів і стабілізаторів [12].
Добавки вводяться в суспензії для зниження їх
в’язкості і опору, а також для забезпечення агрега-
тивної та седиментаційної стійкості при високих
концентраціях твердої фази в системах.
В якості рідкої фази можуть використовувати-
ся стічні води виробництва. Індустріальні стічні
води зазвичай містять органічні речовини, пави,
агресивні окислювачі, кислоти й луги. Різнома-
нітність компонентного та сольового складу, а
також їх великі обсяги роблять проблему їх ути-
лізації. Їх демінералізація і детоксикація вима-
гають застосування дорогих методів зворотного
осмосу, іонного обміну або електродіаліз. При
цьому агресивні компоненти стічних вод інтен-
сифікують знос апаратури внаслідок корозії [13,
14]. Скид недостатньо очищених вод підвищує
екологічне навантаження на навколишнє серед-
овище і ускладнює використання природних
водойм як джерела промислового та питного во-
допостачання [13, 15]. У той же час неочищені
води можна використовувати при виготовленні
суспензійного палива. При цьому комплексно ви-
рішується проблема їх утилізації, і знижуються
водовитрати на приготування суспензії.
За умовами горіння і ступеня вигоряння вугле-
цю СП істотно відрізняються від вугілля і набли-
жаються до рідких палив. Мінеральні компонен-
ти вугілля при вигорянні краплі агломеруються,
утворюючи високопористі сфери, що дозволяє
вести процес горіння з малим надлишком пові-
тря, що призводить до підвищення теплоти зго-
рання вугілля [12]. Дрібнодисперсні частки золи
при згоранні об’єднуються у великі (0,3–0,5 мкм),
міцні, пористі ксеносфери, які легко виділяють-
ся у звичайних механічних сепараторах. Ступінь
уловлювання таких зольних агломератів досягає
99–99,5%, що різко скорочує викид твердих час-
ток в атмосферу (табл.1) [16].
Використання СП через форсунки енерге-
тичних установок забезпечує високу ступінь
спалювання, що призводить до зниження недо-
палу, а також зменшення забруднення робочих
поверхонь нагріву в котлоагрегатах ТЕС. При-
сутність води в вигляді перегрітої пари в зоні
горіння сприяє більш тонкому розпорошенню
вуглецевої основи за рахунок мікровибухів сус-
пензійний крапель [17]. В результаті цих ефек-
тів за рахунок більш повного вигоряння палива
знижується кількість сажі, бенз(а)пирена і вто-
ринних вуглеводнів у газах. Внаслідок високої
калорійності, при використанні СП, в пічному
просторі можна досягати температур до 1400 °С.
Це дає можливість безпечно спалювати шкідли-
ві органічні відходи виробництв або використо-
вувати в якості рідкого середовища паливного
складу відпрацьовані промислові стічні води,
які можуть містити токсичні органічні речови-
ни, тому що всі органічні токсиканти при темпе-
ратурі понад 1200 °С розкладаються і повністю
згоряють у складі СП з форсунок.
Таблиця 1. Кількість шкідливих речовин
у продуктах згорання різних видів палива
Шкідлива
речовина
Кількість шкідливих речовин у
продуктах згорання, г/м3
вугілля мазут газ СП
Пил, сажа 100–300 2–5 0,5 1–5
Оксиди
азоту 250–600 150–750 50–200 30–100
Оксиди
сірки 400–800 400–700 – 100–200
При впровадженні та використані технології
водо-вугільного палива існує ряд обмежень і труд-
нощів. По-перше, низька температура горіння і
незначне виділення тепла. По-друге, нестабільні
характеристики пластичності при тривалому збе-
ріганні призводять до необхідності введення хі-
мічних добавок і обмежують широке поширення.
Тому цікавим і перспективним напрямком є
приготування та використання масляно-водо-
вугільних палив. Причому областю їх викорис-
тання може бути не тільки енергетика, а й тран-
спорт, особливо суднові й тепловозні двигуни.
Серед суднових дизельних двигунів найкращі
перспективи є у малооборотних двигунів, що ви-
користовують у даний час важкі нафтові палива
[18]. Крім того, за рахунок більш низької ціни ву-
гільного палива порівняно з нафтовим, викорис-
тання масляно-водо-вугільних емульсій (МВВЕ)
може сприяти зниженню собівартості переве-
зень. В якості рідкого горючого компоненту при
приготуванні МВВЕ можуть використовуватись
відходи нафтовидобутку та нафтопереробки, від-
працьовані горючі рідини (моторні, трансформа-
торні, турбінні масла), емульсії, суспензії, про-
мислові стоки й інші рідкі органічні відходи.
Це дозволить вирішите ще одну екологічну
проблему: одночасне збільшення обсягів спожи-
вання нафтопродуктів у транспортній та енерге-
тичній системах, а також активний розвиток групи
41
Перспективи використання композиційного рідкого палива в енергетиці
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2020, issue 2(61)
галузей промисловості (особливо нафтохімічної і
нафтопереробної), що призводить до накопичен-
ня численних відходів у вигляді відпрацьованих
масел, нафтошламів та інших нафтовмісних рі-
дин [19–22]. Темпи утворення подібних речовин
досить великі. Наприклад, тільки відпрацьовані
моторні масла щорічно акумулюються в обсягах
30–40 млн метричних тонн (табл. 2).
Накопичення і складання подібних нафтових
відходів не завжди є надійним способом зберіган-
ня з метою подальшої утилізації або регенерації.
Потрапляючи в різні стоки і водойми, нафтові
компоненти можуть завдати великої шкоди навко-
лишньому середовищу [25].
Таблиця 2. Обсяги виробництва
відпрацьованих нафтопродуктів
Моторні масла Енергетичні масла Нафтошлами
щорічно
утворюється
30–40 млн
метричних
тонн [21–22]
щорічно
утворюється
32–35 млн
метричних
тонн [23]
щорічно утворюється
60 млн метричних
тонн, вже накопичено
в світі понад 1 млрд
метричних тонн [19]
У роботі [6] проведено екологічний, енергетич-
ний та економічний аналіз застосування масляно-
вугільного палива. Проведені оцінки в першому
наближенні ілюструють значний потенціал таких
палив у зв’язку з можливостями масштабної ути-
лізації багатьох небезпечних відходів в їх складі,
заміни дорогих і дефіцитних видів палив, дивер-
сифікації сировинного ринку, а також вирішення
ряду проблем, що виникають при експлуатації
пиловугільних котельних і ТЕС (пожежо- і вибу-
хонебезпечність вугільного пилу, забруднення ат-
мосфери викидами шкідливих речовин).
Результати підсумку усіх витрат, необхідних
при переході з традиційного палива на компози-
ційне рідке паливо (КРП), представлено в табл. 3.
Розглянуті паливні суспензії мали наступні кон-
центрації компонентів КРП у своєму складі: № 1
(фільтркекі кам’яного вугілля 49,5%, фуси 10%,
пластіфікатор 0,5%, технічна вода 40%); № 2 (філь-
тркекі кам’яного вугілля 49,5%, нафтові відкла-
ді 10%, пластіфікатор 0,5%, технічна вода 40%);
№ 3 (фуси 15%, кам’яне вугілля 44,5%, пластіфі-
катор 0,5%, технічна вода 40%); № 4 (фільтрке-
кі кам’яного вугілля 49,5%, моторне масло 10%,
пластіфікатор 0,5%, технічна вода 40%).
ВИСНОВКИ
Використання дешевих паливних ресурсів у
вигляді композиційного рідкого палива (КРП)
дуже важливо для енергетики, народного госпо-
дарства та комунально-побутової сфери, так як
воно належить до доступних і екологічно чистих
видів палива і, в свою чергу, відкриває широкі
перспективи в області їх використання та енер-
гозбереження. КРП вирішує проблему утилізації
різних вугільних відходів, незалежно від їх стану
і змісту. Крім того, порівняно з вартістю твердо-
го палива, одна тонна КРП в середньому на 50%
дешевше однієї тонни твердого палива з ураху-
ванням вирівняною калорійності [6]. За своїми
характеристиками це паливо близьке до мазуту, а
за деякими параметрами навіть перевершує його.
На відміну від мазуту, композиційна рідке пали-
во дешевше, відрізняється кращими екологічни-
ми властивостями і може вироблятися за рахунок
використання місцевих паливних ресурсів. При
знижених температурах паливо має більш низь-
ку в’язкість, ніж мазут, і легше перекачується без
попереднього підігріву. Перехід вугільних ТЕС з
традиційного твердого палива (вугілля) на компо-
зиційні рідкі палива дозволить вирішити кілька
глобальних проблем. Перша – утилізація широ-
кого класу відходів вугле- і нафтопереробки. Це
дозволить не тільки утилізувати вже накопичені
відходи, але також запобігти накопиченню зно-
ву відходів, що утворюються. Друга – зниження
концентрацій антропогенних викидів вугільними
підприємствами енергетики (SOx на 40%, NOx на
20%), що призведе до зменшення негативного
впливу на навколишнє середовище. Третя – ра-
ціональне використання природних ресурсів. Це
може привести до економії одних тільки палив-
них витрат на сотні млн грн. на рік.
Таблиця 3. Грошові потоки при переході ТЕС на КРП [6]
Перелік витрат, млн грн.
Традиційне
паливо
Склад композиційного рідкого палива
№ 1 № 2 № 3 № 4
Паливні витрати 2246,45 291,23 322,79 1180,24 1364,01
Експлуатаційні витрати 17,54 5,08 5,01 4,93 5,01
Витрати на обладнання системи
паливного господарства 321,65 35,62 35,625 35,62 35,62
Підсумкові витрати 2585,64 333,72 365,21 1222,58 1406,43
Економія – 2251,91 2220,42 1363,06 1179,17
42
В.В. ГОНЧАРУК, А.С. МАКАРОВ, І.М. КОСИГІНА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2020, issue 2(61)
Отже використання КРП як паливо енергогене-
руючих підприємств зменшує забруднення навко-
лишнього середовища, підвищує ступінь його спа-
лювання, а отже і ККД теплових агрегатів (ТЕС),
дозволяє утилізувати велику кількість відходів та
отримати більш дешеве паливо.
1. Перов М.О., Макаров В.М., Новицький І.Ю.
Аналіз потреби ТЕС України в енергетичному вугіллі з
урахуванням вимог до якості палива. Проблеми загаль-
ної енергетики. 2016. Вип. 3 (46). C. 40—49. https://doi.
org/10.15407/pge2016.03.040
2. Халатов А.А. Енергетика України: сучасний стан
і найближчі перспективи. Віснік НАН України. 2016.
№ 6. С. 53—61.
3. Сердюк О.С. Сучасний стан та перспективи роз-
витку українських ТЕС. Економічний вісник Донбасу.
2016. № 3(45). С. 4—10.
4. Вольчин І.А., Дунаєвська Н.І., Гапонич Л.С.,
Чернявський М.В., Топал О.І., Засядько Я.І. Перспекти-
ви впровадження чистих вугільних технологій в енер-
гетику України. К.: ГНОЗИС. 2013. 306 с.
5. Дмитриенко М.А., Няшина Г.С., Шлегель
Н.Е., Шевырев С.А. Снижение антропогенных
выбросов при сжигании углей и отходов их перера-
ботки в качестве компонентов органоводоугольных
суспензий. Проблемы энергетики. 2017. Вып 19.
№ 3-4. С. 41—52.
6. Курганкина М.А., Вершинина К.Ю., Озерова
И.П., Медведев В.В. К вопросу о переходе тепловых
электрических станций с традиционных топлив на
органоводоугольные топливные композиции. Известия
Томского политехнического университета. Инжини-
ринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 9. С. 72—82.
7. Горлов Е.Г. Композиционные водосодержащие
топлива из углей и нефтепродуктов. Химия твердого
топлива. 2004. № 6. С. 50—61.
8. Малышев Ю.Н. Уголь и альтернативная
экологически чистая энергетика. Общеэкономические
аспекты. М.: Издельство Академии горных наук, 2000. 96 с.
9. Мохов В.Ф., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Угольно-
углеводородные композиционные топлива из углей
Кузбасса. Химия и природосберегающие технологии
использования угля: Сборник трудов международной
конференции. М.: Издательство МГУ, 1999. С. 69—71.
10. Титов Е.В., Хилько С.Л. Получение и исполь-
зование в энергетике экологически чистых видов
альтернативных топлив на основе эмульсий и суспен-
зий. URL: http://nich.dgtu.donetsk.ua/konf/konf4/sek_06_
him/s06_23.pdf (дата звернення: 14.04.2020).
11. Грехов Л.В. Исследование и проблемы создания
дизельного двигателя на угольных суспензиях. Без-
опасность в техносфере. 2007. № 5. С. 33—36.
12. Макаров А.С. Перспективы развития и исполь-
зования водоугольного топлива. Энерготехнологии
и ресурсосбережения. 2018. № 2. С. 3—9. https://doi.
org/10.33070/etars.2.2018.01
13. Пинчук В.А., Губинский М.В., Потапов Б.Б. Ис-
пользование водоугольного топлива и продуктов его
переработки в энергетике и металлургии. Металургій-
на теплотехніка: Збірник наукових праць Національ-
ної металургійної академії України. Днепропетровск:
Новая идеология, 2008. С. 221—227.
14. Макаров А.С., Клищенко Р.Е., Завгородний В.А,
Макарова Е.В. Влияние солевого состава воды на свой-
ства водоугольных суспензий. Химия и технология
воды. 2011. T. 33, № 6. C. 601—611
15. Пилипенко А.Т., Гороновский И.Т., Гребе-
нюк В.Д., Запольский А.К., Кучерук Д.Д., Максин В.И.,
Рудь А.М., Загороднюк А.К. Комплексная переработка
шахтных вод. Киев: Техніка, 1985. 183 с.
16. Мурко В.И., Федяев В.И., Карпенок В.И.,
Дзюба Д.А. Результаты исследования вредных
выбросов при сжигании суспензионного угольного
топлива. Журнал Сибирского федерального универси-
тета. Техника и технологии. 2012. Т. 5, № 5. С. 512.
17. Parres-Esclapez, S., Illan-Gomez M.J., Sali-
nas-Martinez de Licea C., Bueno-Lopez A.On the
importance of the catalyst redox properties in the N2O
decomposition over alumina and ceria supported Ph,
Pd and Pt Applied Catalysis B: Environmental. 2010.
Vol. 96. P. 370—378.
18. Возницкий И.В. Практика использования мор-
ских топлив на судах. Санкт-Петербург, 2005. 124 с.
19. BP Statistical Review of World Energy. London.
2016. 30 p. URL: http://www.bp.com (дата звернення:
03.05.2020).
20. Tripathi, A.K., Ojha D.K., Vinu R. Selective
production of valuable hydrocarbons from waste motorbike
engine oils via catalytic fast pyrolysis using zeolites.
Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015.
Vol. 114. P. 281—292.
21. Lam S.S., Liew K., Cheng C.K., Chase H.A Catalytic
microwave pyrolysis of waste engine oil using metallic
pyrolysis char. Applied Catalysis B: Environmental. 2015.
Vol. 176–177, No. 1. P. 601—617.
22. Chayka, O.G. Kovalchuk O.Z., Chayka Y.A.
Monitoring the formation of waste oils. Proceedings
Scientifi cal Works, Lviv Polytechnic National University,
Lviv, 2009. P. 221—224.
23. International Energy Outlook with projections to
2040. Washington: U.S. Energy Information Administration.
2013. 234 p. URL: http://www.eia.gov (дата звернення:
03.05.2020).
24. Kapustina, V., Havukainen J., Virkki-Hatakka T.,
Horttanainen M System analysis of waste oil management
in Finland. Waste Management & Research. 2014. Vol. 32,
No. 4. P. 297—303.
Надійшла до редколегії: 15.05.2020
|
| id | systemreorg-article-752 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:21:19Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/e3/1d7311b608c79d2a67424c3ab9b3fee3.pdf |
| spelling | systemreorg-article-7522026-07-18T12:57:46Z Prospects for using composite liquid fuel in power engineering Перспективи використання композиційного рідкого палива в енергетиці Goncharuk V.V. Makarov A.S. Kosygina I.M. composite liquid fuel, suspension fuel, thermal power plants композиційне рідке паливо, суспензійне паливо, теплові електростанції. Uninterrupted supplying of the national economy with gas, oil, coal, electric and thermal energy is one of the conditions for guaranteeing its economic and political independence and national security. The enterprises of power engineering, working on traditional hydrocarbon energy resources, in particular on solid fuel (coal), annually produce tens millions tons of ash and slag waste and hundreds of millions of cubic meters of gaseous emissions. The consequences of coal using as an energy carrier are the most significant for the environment and human health (in comparison with other fuels). In the case of coal combustion, nitrogen and sulfur-containing (NOx and SOx) oxides, volatile organic compounds (ash and dust), large amounts of carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) gases per unit of energy produced, as well as various traces of metals can be spread over large areas and have a strong influence on human health.As a promising approach to reduce the harmful impact on the environment and to increase the efficiency of thermal power plants, it is proposed to use composite liquid fuel (CLF) instead of pulverized and layerwise combustion of coal. The use of composite liquid fuels based on coal is promising for several reasons. First, as a basis, one can take coals of different grades, in particular, brown coal, the use of which as an energy raw materials is connected with certain difficulties due to their high moisture content and the tendency to spontaneous combustion, as well as coal mined by a hydraulic method, its small classes and coal sludge. Second, with the appropriate selection of components, it is possible to obtain fuel with specified properties and use it in various power units. At the same time, the use of CLF makes it possible to increase the completeness of combustion of solid fuel particles due to the effect of "microexplosion" of suspension droplets, while the maximal combustion temperature decreases here, and, accordingly, the emissions of soot, benzo(a)pyrene, and nitrogen oxides are reduced.The transition of coal-fired power plants from traditional solid fuel (coal) to composite liquid fuels will solve several global problems. The first is the utilization of a wide class of waste from coal and oil refining. This will enable one not only to utilize the already accumulated waste, but also to prevent the accumulation of waste generated again. The second is connected with the decrease in the concentration of anthropogenic emissions from coal energy enterprises (SOx by 40%, NOx by 20%), which will lead to the decrease in negative impact on the environment. The third is the rational use of natural resources. This can lead to saving the fuel costs alone by hundreds of millions of UAH per year. Безперебійне забезпечення народного господарства країни газом, нафтою, вугіллям, електричною і тепловою енергією – одна з умов існування її економічної та політичної незалежності та національної безпеки. Підприємства енергетичного комплексу, що працюють на традиційних вуглеводневих енергоресурсах, зокрема на твердому паливі (вугіллі), щорічно виробляють десятки мільйонів тон золошлакових відходів (ЗШВ) і сотні мільйонів кубометрів газоподібних викидів. Наслідки використання вугілля як енергоносія найбільш вагомі для навколишнього середовища і здоров'я людини (в порівнянні з іншими паливами). У разі спалювання вугілля виділяються: азото- і сірковмісні (NOx і SOx) оксиди, леткі органічні сполуки (зола і пил), велика кількість вуглекислого (СО2) та чадного (СО) газу на одиницю виробленої енергії, а також різні сліди металів, які можуть розсіюватися на великих площах і чинити серйозний вплив на здоров'я людини.Як перспективний підхід зменшення шкідливого впливу на навколишнє середовище і підвищення коефіцієнта корисної дії теплових електростанцій запропоновано застосування композиційного рідкого палива (КРП) замість пилоподібного і шарового спалювання вугілля. Застосування композиційних рідких палив на основі вугілля перспективно з кількох причин. По-перше, в якості основи можуть використовуватися вугілля різних марок, зокрема, бурі, використання яких в якості енергетичної сировини пов'язано з певними труднощами через їх високу вологість, схильності до самозаймання, а також вугілля, що добуваються гідравлічним способом, дрібних класів і вугільних шламів. По-друге, при відповідному підборі компонентів можна отримувати паливо з заданими властивостями і використовувати його в різних енергетичних агрегатах. У той же час, використання КРП дозволяє підвищити повноту згорання твердих частинок палива за рахунок ефекту «мікровибуху» крапель суспензії, при цьому знижується максимальна температура горіння, а відповідно і викиди сажі, бенз(а)пірену і оксидів азоту.Перехід вугільних ТЕС з традиційного твердого палива (вугілля) на композиційні рідкі палива дозволить вирішити кілька глобальних проблем. Перша – утилізація широкого класу відходів вугле- і нафтопереробки. Це дозволить не тільки утилізувати вже накопичені відходи, але також запобігти накопиченню знову відходів, що утворюються. Друга – зниження концентрацій антропогенних викидів вугільними підприємствами енергетики (SOx на 40%, NOx на 20%), що призведе до зниження негативного впливу на навколишнє середовище. Третя – раціональне використання природних ресурсів. Це може привести до економії одних тільки паливних витрат на сотні млн грн. на рік. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2020-07-15 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/752 10.15407/pge2020.02.038 System Research in Energy; No. 2 (61) (2020): The Problems of General Energy; 38-42 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (61) (2020): Проблеми загальної енергетики; 38-42 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/752/649 Copyright (c) 2020 Goncharuk V.V., Makarov A.S., Kosygina I.M. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | composite liquid fuel suspension fuel thermal power plants Goncharuk V.V. Makarov A.S. Kosygina I.M. Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title | Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title_alt | Перспективи використання композиційного рідкого палива в енергетиці |
| title_full | Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title_fullStr | Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title_full_unstemmed | Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title_short | Prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| title_sort | prospects for using composite liquid fuel in power engineering |
| topic | composite liquid fuel suspension fuel thermal power plants |
| topic_facet | composite liquid fuel suspension fuel thermal power plants композиційне рідке паливо суспензійне паливо теплові електростанції. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/752 |
| work_keys_str_mv | AT goncharukvv prospectsforusingcompositeliquidfuelinpowerengineering AT makarovas prospectsforusingcompositeliquidfuelinpowerengineering AT kosyginaim prospectsforusingcompositeliquidfuelinpowerengineering AT goncharukvv perspektivivikoristannâkompozicíjnogorídkogopalivavenergeticí AT makarovas perspektivivikoristannâkompozicíjnogorídkogopalivavenergeticí AT kosyginaim perspektivivikoristannâkompozicíjnogorídkogopalivavenergeticí |