Лаборатория технологий использования твердых топлив

Заведующий лабораторией

Заведующий отделением к. т. н. ,
Фадеев Сергей Александрович,
Награжден Почетной грамотой ОАО РАО «ЕЭС России»

Контактная информация:

E-Mail: postbox@eninnet.ru

Основными направлениями научно—исследовательской и опытно—конструкторской работы лаборатории в создании инновационных энергетически эффективных технологий являются:

  1. Разработка перспективных технологий глубокой переработки органических топлив и отходов;
  2. Математическое и физическое моделирование топочных процессов и аэродинамики газовоздушных трактов котлов;
  3. Разработка малозатратных мероприятий по модернизации тягодутьевых машин тепловых электростанций;
  4. Исследование процессов импульсного пневмотранспорта и измельчения твердого топлива;
  5. Исследование и разработка технологий длительного хранения и высокоэффективного сжигания жидких топлив на основе методов кавитационной обработки.

Научные исследования в области использования топлива со времени основания Энергетического института (1930г.) являются одним из приоритетных направлений, подчеркивающих его комплексный характер. В интересах развития народного хозяйства и, в частности, энергетики страны в ЭНИНе широко ставились и решались проблемы эффективного сжигания, газификации и пиролиза топлив. Научные основы решения этих проблем заложены в трудах академика АН СССР Кирпичева М.В., чл.—корр. АН СССР А.С.Предводителева, Л.Н.Хитрина, А.Б.Чернышева, З.Ф.Чуханова.

Разработка перспективных технологий глубокой переработки органических топлив и отходов

Серьезный научный базис, разработанные методы экспериментальных исследований термического разложения низкосортных топлив в их различных модификациях позволяют применять их для эффективной переработки разнообразных материалов, содержащих органическое вещество, с получением полезных продуктов и инертного зольного остатка.

Установка УТТ-3000

Процесс «Галотер», реализованный промышленном масштабе в установках с твердым теплоносителем (УТТ), предназначен для получения жидких топлив из горючих сланцев.

По данной технологии получено более 70 патентов, выпущено около 700 отчетов, опубликовано свыше 550 научных трудов. В 2008 году технология ЭНИН получила мировое признание и была удостоена Международной энергетической премии «Глобальная энергия».

Более 30 лет работают две установки УТТ-3000 по переработке сланцев.

Так, опытным путем доказана принципиальная возможность переработки разного рода промышленных (нефтезагрязненных грунтов, торфа, отходов пенополистиролбетона) и бытовых отходов. На этой базе в разное время был разработан и создан ряд различных установок типа ЭЧУТО (экологически чистого уничтожения твердых отходов), МИДАС (получение активированных углей из отходов деревообработки). Многие из них сегодня с успехом применяются в различных отраслях.

Другое направление работ связано с разработкой технологии термической переработкой отходов нефтепереработки, а также грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

В настоящее время в лаборатории ведется разработка и исследование процесса экологически безопасной утилизации медицинских и биологических отходов.

21.jpg Макет УТТ1

Математическое и физическое моделирование топочных процессов и аэродинамики газовоздушных трактов котлов

Каталитическое сжигание газа при низких температурах на пористых поверхностях и оборудование на его основе.

Изображение Каталитический водогрейный котел

На макете каталитического водогрейного котла КТГ-0,02 тепловой мощностью 20 кВт сжигание природного газа осуществляется в высокопористых ячеистых материалах (ВПЯМ) при температуре 600-850оС. Принятые конструктивно-технологические решения позволили при проектной тепловой нагрузке ВПЯМ, составляющей 330 кВт/м2, достичь КПД 96%. При этом концентрации оксидов азота NOx и углерода CO не превышают 10 и 20 ppm, соответственно.

Математическое моделирование процессов сжигания топлив и топочных процессов котельных установок средствами вычислительной гидрогазодинамики (CFD).

Вычислительная гидродинамика (Computational Fluid Dynamics — CFD) или численное моделирование в гидродинамике — это совокупность теоретических, экспериментальных и численных методов, предназначенных для моделирования течения жидкостей и газов, процессов тепло- и массообмена, реагирующих потоков и пр.

Моделирование процессов термической переработки твердых топлив (сжигания, газификации, пиролиза) включает в себя следующие этапы:

  • разработка методов расчета параметров рассматриваемых процессов;
  • реализация полученных методов в виде компьютерных программ и их верификация;
  • получение итоговых результатов моделирования и их анализ.
Изображение Топочные процессы
Изображение Реактор пиролиза

Математическое и физическое моделирование аэродинамики газовоздушных трактов котлов

Целью исследований является определение истинного состояния ГВТ котла и получение характеристик его работы.

Проведение расчетных исследований с применением программных продуктов математического моделирования ANSYS и физическое изотермическое моделирование позволяют определить комплекс мероприятий, влияющих на улучшение работы горелок котла с выдачей проекта конструктивных элементов.

Изображение Стенд физического и макет математического моделирования ГВТ

Разработка малозатратных мероприятий по модернизации тягодутьевых машин тепловых электростанций

Изображение Обеспечение длительного межремонтного ресурса МВ и ДС на базе равномерности ввода потока на рабочие лопатки и реализации аэродинамической схемы ДС с вырезами в основном диске колеса
Изображение Изменением аэродинамической схемы с установкой S-образного колеса с выходным диффузором

В этом случае, важным результатом модернизации является экономия СН ТДМ во всем диапазоне изменения нагрузки котла.

Исследование процессов импульсного пневмотранспорта и измельчения твердого топлива

Разработка технологии импульсного пневмотранспорта и измельчения угля класса МСШ (0-25мм).

Характеристика ожидаемого эффекта:

  • транспортировка угля на расстояние 200-300 м и подъемом на 40 м с улучшением производственной экологии (отсутствием пыления);
  • измельчение угольной дробленки;
  • уменьшение массо-габаритных характеристик;
  • снижение капиталовложений по сравнению с существующими аналогами;
  • снижение затрат на энергообеспечение (с учётом измельчения угля в процессе его транспортировки).
Изображение Характерная запись процесса импульсного пневмотранспорта угольного поршня массой 40 кг. Размер частиц 0-25 мм
Изображение Перспективная схема импульсного пневмотранспорта и измельчения дробленого угля

Исследование в области возбуждения кавитации в двухфазных потоках

Математическое моделирование с использованием современных программных средств CAE позволяет раскрывать новые возможности разработки технологий длительного хранения и высокоэффективного сжигания жидких топлив.

Изображение Гидродинамический кавитатор для обработки мазута

Научный коллектив лаборатории имеет большой опыт в области исследований химических, физических и технологических свойств топлив и органических отходов.

Оснащение подразделения составляет более 30 наименований современных приборов и вспомогательного оборудования для количественного анализа и контроля качества продукции в химической, нефтехимической, топливной, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности, для осуществления экологического контроля, криминалистической и других видов экспертиз.

Изображение Прибор синхронного термического ФСМ-1201 анализа STA 449 F3 Jupiter (NETZSCH-Gerätebau GmbH)
Изображение 14 ИК-Фурье спектрометр
Изображение Хроматографы ЛХМ-2000 М для анализов многокомпонентных газовых и жидких смесей