Разработка автотермических технологий переработки угля тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

СТЕПАНОВ Сергей Григорьевич

Разработка автотермических

технологий переработки угля

01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Красноярск 2003

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете и Закрытом акционерном обществе "Карбоника-Ф"

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор доктор физико-математических наук, профессор доктор технических наук, профессор

В.С. Славин

A.В. Прошкин

B.С. Соколов Ю.В. Демидов

Ведущая организация

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 23 октября 2003 года в 14 часов в аудитории Г 2-24 на заседании диссертационного совета Д 212.098.01 при Красноярском государственном техническом университете (КГТУ) по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. акад. Киренского, 26. Тел. (3912) 49-79-90,49-76-19, факс 44-19-60.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенный печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан 19 сентября 2003 года.

Ученый секретарь,

доктор технических наук, профессор

П.Н. Сильчешсо

1772/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационной работы обусловлена следующими причинами:

- продукты, получаемые из угля должны быть конкурентоспособны, а угольные технологии - энергоэффективны и экологически безопасны;

- необходимо увеличивать выпуск продуктов экологического назначения -углеродных сорбентов для очистки воды и газовых выбросов.

Эти направления являются приоритетными задачами развития науки и техники в топливно-энергетическом комплексе и отражены в "Основных положениях энергетической стратегии России на период до 2020 года".

Особенно актуальна проблема эффективного использования бурых канско-ачинских углей (КАУ), транспортировка которых на расстояние более 500 км от места добычи в рядовом виде неэффективна. Следовательно переработка КАУ в целевые продукты вблизи мест добычи - единственный рациональный путь развития угледобывающих предприятий КАТЭКа.

Объектами исследования являются термические и термохимические процессы переработки углей низкой степени метаморфизма в горючий газ и твердые углеродсодержащие продукты. В промышленности наибольшее распространение получили газификация и полукоксование. Обе эти технологии основаны на высокотемпературном превращении угля в газообразные (газификация) либо твердые, жидкие и газообразные (полукоксование) продукты с меньшим молекулярным весом, чем у органической массы исходного угля, и сопровождаются интенсивным тепло- и массопереносом.

Автотермическая газификация считается одним из наиболее перспективных направлений использования угля и позволяет получать технологические газы для химической промышленности и металлургии, а так же газообразный энергоноситель для различных термических процессов и производства электрической и тепловой энергии в парогазовых установках (ПГУ). При использовании внутрицикловой газификации угля электрический КПД повышается с 33-38 до 46-50 %, а удельные выбросы вредных веществ уменьшаются более чем на порядок по сравнению с традиционной паротурбинной установкой.

В энергетике и химической промышленности, как правило, применяются пылеугольные газификаторы с жидким шлакоудалением. Удаление шлака в расплавленном состоянии имеет ряд негативных последствий:

- повышенный удельный расход кислорода;

- относительно низкий КПД газификации, который не превышает 72 %;

- необходимы гарнисажная футеровка газификатора и громоздкий радиационный теплообменник, что снижает надежность и эффективность блока газификации.

Поэтому актуально исследование процессов тепло- и массообмена в пыле-угольном газификаторе и использование полученных результатов при разработке технологий газификации угля на основе новых технических решений, обеспечивающих безаварийное снижение i потока в

реакторе ниже точки плавления золы и тве

Так же перспективна разработка технологий получения из угля твердых продуктов - полукокса и углеродных сорбентов. Серьезным препятствием для применения традиционных аллотермических технологий является их экологическая. опасность и низкая энергоэффективность. У таких технологий три принципиальных недостатка: ~ побочные продукты пиролиза сложны для переработки и очень токсичны;

- низкий КГЩ процесса;

- с отработанным теплоносителем в атмосферу поступают вредные вещества - оксид углерода, пыль, канцерогены, смолистые вещества и т.п.

Характерный пример - установка ЭТХ-175 на Красноярской ТЭЦ-2. Поэтому актуально создание технологий термической переработки угля, в которых жидкие побочные продукты пиролиза не образуются. Для этой цели предпочтительнее использование автотермических процессов. В них тепловая энергия, необходимая для разложения угля, генерируется в пределах аппарата за счет окисления части угля, прежде всего его летучих компонентов.

Разработка методик расчета тепло- и массопереноса в угольных газификаторах и обоснование новых технических и технологических решений по автотермической переработке угля в целевые продукты имеют существенное значение для ускорения научно-технического прогресса в топливно-энергетическом комплексе и являются важными народнохозяйственными задачами.

Работа выполнена в соответствии с федеральной целевой комплексной программой 0.Ц.008 ("Энергия"), утвержденной ГТСНТ, Госпланом СССР и АН СССР (№474/250/132 от 12.12.1980 г.), отраслевыми научно-техническими программами Министерства угольной промышленности СССР на 198592 годы и тематическим планом ЗАО "Карбонщса-Ф" на 1994-2003 годы.

Цель работы заключается в теоретическом обосновании и разработке автотермических технологий переработки угля в горючий газ, полукокс и углеродные сорбенты.

Основные задачи исследования:

- выполнить анализ термических и термохимических способов переработки твердых топлив и определить технологические принципы создания эффективных и экологически безопасных процессов и аппаратов;

- определить параметры реакционного газообмена при газификации угля в диапазоне режимных условий пылеугольного газификатора;

- разработать математические модели тепло- и массопереноса в пылеуголь-ном и слоевом газификаторах;

- выявить контролирующие механизмы, методы интенсификации тепло- и массопереноса, способы увеличения КПД газификации угля и определить режимные параметры автотермической газификации КАУ;

- теоретически обосновать и разработать новые технические решения защиты стенок пылеугольного газификатора от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака;

- обосновать и разработать новые способы и устройства для автотермической переработки угля, обеспечивающие энергоэффективное и экологически безопасное получение горючего газа, полукокса и углеродных сорбентов.

В работе использован комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики термической и термохимической переработки угля, математическое моделирование и экспериментальные исследования в лабораторных и опытно-промышленных условиях, а также промышленное внедрение результатов исследований.

Численное моделирование теплофизических и физико-химических процессов газификации угля базируется на известных достижениях фундаментальных и прикладных наук, таких как теория тепло- и массообмена, физическая химия, теория горения, вычислительная математика и др. Экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проводились на базе института "КАТЭКНИИутоль", НПО "Луч" (в настоящее время на его базе создан Национальный ядерный центр Республики Казахстан, г. Курчатов) и ЗАО "Карбоника-Ф" (г. Красноярск).

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов исследований в области тепло- и массообмена и подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных, успешными испытаниями опытно-промышленных установок, созданных с использованием результатов исследований, промышленным применением разработанных способов и устройств для термохимической переработки и продуктов, полученных из угля, - горючего газа, углеродных сорбентов и полукокса.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

1. Кинетические параметры (коэффициенты реакционного газообмена) реагирования бородинского бурого угля с диоксидом углерода и водяным паром в диапазоне режимных условий, используемых в промышленных газификаторах.

2. Математическая модель пылеугольного газификатора с распределенными параметрами учитывающая межфазный тепло- и массоперенос, теплообмен со стенкой, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование, рециркуляцию пылегазового потока, а так же величину теплопотерь по зонам, определяемую из тепловых потоков в стенку с учетом экспериментальных данных о полях температур в футеровке реактора.

3. Результаты численного моделирования и экспериментальных исследований пылеугольной парокислородной газификации КАУ, на основе которых определены технологические режимы процесса и установлено следующее:

- скорость конверсии органической массы угля не лимитируется межфазным массообменом и химическим реагированием, а определяется мощностью теплового потока в зону эндотермических реакций газификатора и наиболее рациональный способ увеличения удельной производительности реактора - повышение температуры в окислительной зоне за счет снижения теплопотерь и увеличения удельного расхода кислорода;

- выход горючих компонентов зависит только от перепада температур в реакторе, а самый существенный резерв увеличения КПД газификации -снижение температуры газа на выходе из газификатора ниже температуры жидкого шлакоудаления.

4. Автотермическая технология газификации угольной пыли на кислородном дутье с твердым гилакоудалением и защитой стенок реактора испаряющейся пленочной водяной завесой и методика расчета газификатора, учитывающая тепло- и массообмен при испарении завесы.

5. Математическая модель нестационарного тепло- и массопереноса в слоевом газификаторе, учитывающая межфазный тепло- и массообмен, выход влаги и летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование.

6. Результаты математического и физического моделирования газификации угля в автотермическом слоевом реакторе, на основе которых выявлен эффект "обратной тепловой волны" в слое газифицируемого угля на воздушном дутье, определены параметры, управляющие "тепловой волной", и их влияние на основные показатели работы газификатора, а так же технологические режимы получения полукокса с заданными свойствами.

7. Автотермическая технология получения горючего газа и полукокса в слоевом газификаторе, принцип действия которого основан на использовании эффекта "обратной тепловой волны", и результаты ее промышленного освоения.

8. Результаты исследований физико-химических и структурно-механических свойств новых продуктов, полученных в автотермическом слоевом газификаторе, - активированного угля из КАУ и полукокса из бурых и длиннопла-менных углей.

9. Концепция создания экологически безопасного безотходного энерготехнологического комплекса для переработки низкосортных углей в сортовой уголь, полукокс, электрическую и тепловую энергию.

Практическая значимость

- Кинетические параметры реагирования угля, математические модели и методики расчета пылеугольного и слоевого газификаторов использованы для проектирования опытно-промьппленных и промышленных установок.

- Способ и устройство для автотермической газификации угольной пыли, основанные на использовании защиты стенок реактора испаряющейся пленочной водяной завесой, могут быть применены при создании газификаторов большой единичной мощности.

- Автотермическая технология получения горючего газа и полукокса из угля в слоевом газификаторе может быть применена для создания эффективных и экологически безопасных производств для переработки низкосортных углей в электрическую и тепловую энергию и высококалорийный полукокс (среднетемпературный кокс).

- Полученный полукокс имеет высокую реакционную способность, структурную прочность и термическую стойкость, большое электрическое сопротив-

ление, незначительное содержание вредных примесей и летучих веществ и может быть эффективно применен как:

■ восстановитель в производстве ферросплавов, карбида кальция и фосфора;

■ агломерационное топливо; и карбюризатор;

■ топливо в доменном производстве для вдувания в горн доменных печей;

■ полупродукт при производстве кокса и коксобрикетов;

■ бездымное топливо для коммунально-бытового использования.

- Новый продукт - активированный уголь АБГ из КАУ обладает высокой адсорбционной активностью и, благодаря энергоэффективной и экологически безопасной технологии его производства, имеет низкую стоимость. Он используется в промышленности, коммунальном хозяйстве и природоохранных технологиях как сорбент одноразового применения, так как его цена ниже затрат на регенерацию.

Реализация результатов работы

Полученные результаты исследований нашли практическое применение:

- при создании опытного газификатора производительностью 0,5 т угля в час в НПО "Луч" (Семипалатинск-21, ныне г. Курчатов);

- при разработке технического проекта блока газификации БГУ-100 мощностью 100 т угля в час;

- при разработке технических условий на новый продукт - активированный уголь АБГ из канско-ачинских углей (ТУ 6-00209591-443-95) и технологического регламента его производства (ТР 6-00209591-444-01);

- при создании экологически безопасного промышленного производства активированного угля АБГ и тепловой энергии - ЗАО "Карбоника-Ф" (г. Красноярск);

- при использовании на ряде предприятий (РАО "Норильский никель", РАО "ЕЭС России" и др.) активированного угля АБГ взамен более дорогостоящих и менее эффективных сорбентов других производителей;

- при разработке концепции развития ОАО "Разрез "Березовский-1" (г. Шарыпово).

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Современные процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов их превращения" (Иркутск, 1982 г.); XVI Международной научной конференции по тепло- и массообмену (Минск, 1985); V Всесоюзном совещании по химии и технологии синтетического топлива из угля (Москва, 1985 г.); Всесоюзной конференции "Современные проблемы химической технологии" (Красноярск, 1986 г.); Международной школе-семинаре "Проблемы тепло- и массообмена в современных технологиях сжигания и газификации твердого топлива" (Минск, 1988 г.); Всесоюзной научно-практической конференции "Создание высокоэффективных процессов переработки и использования твердых горючих ископаемых, получение альтернативных моторных тогшив и нефтехимических продуктов

из угля" (Донецк, 1989 г.); Всесоюзном симпозиуме "Проблемы газификации углей" (Красноярск 1991 г.); Международной научной конференции "Химия угля на рубеже тысячелетий" (Клязьма, 2000 г.); II Международной научно-практической конференции "Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России" (Пенза, 2002 г.); Международной научно-практической конференции "Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства" (Москва, 2002 г.); Международной выставке-ярмарке по добыче, обогащению и переработке угля "Экспо-Уголь 2002" (присуждено 3 диплома в разных номинациях) и Международной научно-практической конференции "Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности" (Кемерово, 2002 г.); Международной конференции "Имидж Красноярского края. Будущее региона" (Красноярск, 2003 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии освоения минеральных ресурсов" (Красноярск, 2003 г.); Всесоюзной конференции "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (Красноярск, 2003 г.), а так же на совещаниях, технических советах и семинарах ряда предприятий и организаций топливно-энергетического и металлургического комплекса в период с 1988 по 2003 годы.

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 40 печатных работ, в том числе 1 монография, 15 статей в периодических изданиях, 11 докладов на конференциях, 5 патентов на изобретения, 1 свидетельство на полезную модель, 2 депонированные рукописи и тезисы 5 докладов.

Личный вклад автора

Автору принадлежат постановка задач данного исследования, обоснование, разработка и формулировка всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость работы, разработка методик расчета газификаторов, анализ и обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований, участие в создании технологических процессов, способов и устройств, испытании опытных и промышленных установок и образцов продукции.

При решении отдельных задач принимали участие работающие под научным руководством автора А.Б. Морозов (защищена кандидатская диссертация) и аспирант А.А. Гроо. Автор благодарит за помощь в работе канд. техн. наук С.Р. Исламова С.Р. и д-ра физ.-мат. наук B.C. Славина, многие предложения которых использованы при подготовке диссертации.

Структура и состав диссертации

Диссертация состоит из введения, шести разделов с выводами, заключения, списка использованных источников и 8 приложений. Работа содержит 389 страницы машинописного текста, 57 рисунков и 58 таблиц. Список использованных источников включает 345 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определен объект исследования - термические и термохимические процессы переработки угля, проанализировано состояние работ в этой области и проблемы в реализации традиционных технологий. Сформулированы актуальность темы, цель исследования, направления и методы решения задач, научная новизна основных результатов работы, а также приведено краткое содержание работы по разделам.

1 Анализ тенденций развития термической и термохимической переработки угля

Приведен обзор и критический анализ отечественных и зарубежных промышленных технологий термической и термохимической переработки угля. Наиболее перспективные направления нетопливного использования угля - газификация, в том числе внутрицикловая с применением ТЭС ПГУ, и производство термооблагороженных твердых углеродных продуктов - адсорбентов, восстановителей и т.п. Значительное место уделено рассмотрению методов формализованного описания и численного моделирования тепло- и массооб-менна при термохимической переработке угля и методам определения кинетических параметров. Сформулированы цели и задачи исследования.

Интерес к термооблагороженному топливу вызван обострением экологических проблем в развитых странах, так как использование таких топлив в энергетике и различных термических процессах позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. В США в 90-е годы были реализованы два проекта промышленного масштаба для производства термооблаго-роженного твердого топлива - процессы АССР и LFC, использующие алло-термический принцип. В России в 60-80-е годы было создано несколько алло-термических опытно-промышленных и экспериментальных установок для термообработки низкосортных топлив, самая известная из которых - ЭТХ-175 (г. Красноярск), но коммерческого применения эти технологии не получили.

Непременный атрибут аллотермических способов переработки угля - их экологическая опасность из-за токсичности и сложности утилизации побочных продуктов пиролиза угля и отработанного газообразного теплоносителя, поступающего в атмосферу. Приведение таких производств в соответствие природоохранным нормам требует инвестиций, сопоставимых со стоимостью основного оборудования. Жидкие продукты пиролиза угля по токсичности, мутагенной и канцерогенной активности в сотни раз превосходят нефтепродукты. В последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция увеличения интереса к твердым продуктам термической переработки угля и снижения - к жидким, так как целевые продукты, производимые из жидких компонентов переработки угля, замещены аналогами из нефти и природного газа. В ряде производств отказались от технологической переработки побочных продуктов и сжигают их для генерации электрической и (или) тепловой энергии.

Автотермические способы переработки угля предпочтительнее, поскольку при генерации тепловой энергии за счет окисления органической массы угля происходит полное или частичное "огневое обезвреживание" летучих

продуктов пиролиза, заключающееся в их расщеплении на менее токсичные компоненты - Н2, Н20, СО, С02, СН4, H2S и др. Единственная промышленная технология, использующая автотермический аппарат для получения термооб-лагороженных продуктов из угля, - коксование бурого угля в кольцевой подовой печи. Тепловая энергия в этом процессе образуется за счет сжигания летучих веществ в подсводовом пространстве, уголь нагревается излучением от свода и факела и единственным побочным продуктом является низкопотенциальное тепло в виде дымовых газов. Этот способ разработан в 60-70-е годы в США компанией Salem Corporation и реализован в промышленном масштабе в 80-е годы в Германии (Rheinbraun AG) и Канаде (Lascar Ltd).

Систематические исследования и разработка способов автотермической переработки угля начались в 20-40-е годы XX века, и приоритет в этой области принадлежит Германии. Большинство современных технологий переработки угля созданы с использованием немецких разработок тех лет. В 40-60-е годы XX века были сформулированы основные теоретические представления о тепло- и массообменных процессах, происходящих при взаимодействии угля с газами, и выполнены фундаментальные исследования, не потерявшие актуальности до настоящего времени. В данном направлении неоспоримо лидерство советских ученых: A.C. Предводителева, JI.H. Хитрина, Я.Б. Зельдовича, H.H. Семенова, Н.В.Лаврова, Д. А. Франк-Каменецкого, Б.В. Конторовича, Л.А. Вулиса, Г.Ф.Кнорре, А.Б. Резнякова, Б.В. Померанцева, З.Ф. Чуханова, И.А. Яворского.

Перспективна газификация твердого топлива, когда органическая масса угля полностью или частично конвертируется в горючий газ при реагировании с кислородом, водяным паром и продуктами газификации. Для энергетики (для внутрицикловой газификации), а в перспективе и для химической промышленности (для синтеза метанола, аммиака, СЖТ и т.п.) требуются газификаторы единичной мощностью 150-250 МВт или 50-100 т угля в час. Анализ работ по созданию промышленных газификаторов позволяет сформулировать основные технологические принципы, на основе которых возможно создание аппарата такой мощности. Это - одноступенчатый пылеуголъный автотермический реактор, использующий повышенное давление 3 МПа), работающий на кислородном или парокислородном дутье. Наибольшая удельная производительность достигнута именно в пылеугольных газификаторах на парокислородном дутье. Эти аппараты позволяют перерабатывать угли любой степени метаморфизма, практически исключают образование таких побочных продуктов, как смола и фенолы. Большинство новых процессов газификации разработано в Германии, США и Англии. В России работы по газификации угля не вышли за пределы лабораторных стендов. Исследования в этом направлении ведутся ИПХФ РАН, ИГИ, ВТИ, НИИЭПЭ, ИВТАН и некоторыми другими организациями.

Основной недостаток пылеугольных газификаторов - пониженный КПД газификации (до 72 % по охлажденному газу), так как температуру на выходе из аппарата необходимо поддерживать выше температуры нормального жидкого шлакоудаления - 1770-1870 К. Известные технические и технологические ре-

шения, заложенные в конструкцию пылеугольных газификаторов, не позволяют снизить температуру на выходе из аппарата, хотя гетерогенные реакции газификации, особенно на высокореакционных бурых углях, достаточно интенсивно идут и в диапазоне температур 1270-1770 К. Жидкое шлакоудаление приводит к повышенному удельному расходу кислорода, снижению надежности и увеличению стоимости блока газификации, так как требуется применение гарнисажной футеровки, жаропрочных материалов и сооружение дополнительной ступени утилизации тепла газа - радиационного теплообменника. В 30-50-е годы в Германии и Франции были предприняты попытки создать промышленный пылеугольный газификатор с твердым шлакоудалением не доводя максимальную температуру аппарате до температуры размягчения шлака. Однако из-за малой удельной производительности и низкой надежности аппаратов дальнейшие работы в этом направлении были прекращены, а попытки создать высокотемпературный пылеугольный газификатор с фазовым переходом минеральной части внутри аппарата вообще не предпринимались.

Таким образом, в пылеугольной газификации разработчики смирились с фактом, что существует ограничение по КПД газификации на уровне 72 %, в то время как в слоевых процессах этот параметр достигает 80 %. Но слоевые газификаторы имеют низкую удельную производительность и не пригодны для создания аппаратов большой единичной мощности.

Производство недорогих углеродных сорбентов для природоохранных технологий и промышленного использования - одно из перспективных направлений переработки угля. Лидерами в этой области являются Rheinbraun AG (Германия) и Australian Char Pty Ltd (Австралия), выпускающие соответственно 210 и 150 тыс. т в год буроугольного полукокса с относительно высокой адсорбционной активностью (йодное число 230-300 мг/г) и низкой стоимостью - 250-300 долл./т. В России исследовательские работы в этом направлении ведут ВУХИН, ЭНИН, ИГИ, ИХиХТ СО РАН и другие организации, но дальше опытных установок дело не продвинулось, хотя в ряде случаев по качественным показателям получаемые углеродные сорбенты не уступают продукции Rheinbraun AG и Australian Char Pty Ltd.

Углеродные сорбенты с высокой адсорбционной активностью (йодное число 500 мг/г и выше) традиционно получают по аллотермической двухста-дийной технологии - "карбонизация + активация". Обе стадии энергоемки и экологически опасны, что определяет высокую стоимость углеродных сорбентов - 1200-4000 долл./т. Одноступенчатых автотермических технологий получения качественных углеродных сорбентов, кроме представленной в данной работе, пока нет.

При разработке промышленных аппаратов для термической и термохимической переработки угля эффективно использование математического моделирования. Сложность и многообразие процессов, протекающих в газификаторе, не позволяют использовать теорию подобия и критериальные уравнения. Наиболее перспективным инструментом исследования процессов тепло- и массопереноса при пиролизе, горении и газификации угля является прямое

численное моделирование с идентификацией параметров по экспериментальным данным.

В области математического моделирования газификации твердых топлив в последние десятилетия достигнуты значительные успехи. Большой вклад в развитие научных основ прямого численного моделирования процессов газификации внесли Г.С. Асланян, В.И. Бабий, В.И. Быков, Т.В. Виленский, С.Р. Исламов, Г.Б. Манелис, Б.П. Устименко, N.R. Amundson, R.H. Essenhigh, М.А. Field, М.А. Lockwood, L.D. Smoot, J. Szekely и др. Вместе с тем, прямое численное моделирование газификатора как метод предварительного расчета "из первых принципов" приводит к катастрофическому увеличению объема вычислений из-за сложности и многообразия физико-химических процессов, протекающих в газификаторе. Рассмотрены основные принципы, допущения и упрощения, позволяющие разработать численную модель газификатора, пригодную для инженерных расчетов, определения контролирующих процессов, методов интенсификации тепло- и массообмена и оптимальных режимных параметров. Выполнен обзор и классификация моделей горения и газификация угля по степени детализации и, соответственно, по уровню решаемых задач.

При выполнении инженерных расчетов и численном моделировании тепло- и массообмена в угольном газификаторе ощущается острый дефицит кинетических характеристик гетерогенного реагирования коксового остатка в восстановительной зоне газификатора. Имеющиеся в литературе данные получены, как правило, в экспериментах с одиночными частицами или угольными навесками при реагировании с индивидуальными газами в диапазоне температур ниже характерных значений для кислородной пылеугольной газификации. Кинетические константы, с использованием которых формально описываются скорости пиролиза и реагирования угля с газами, носят эффективный характер и имеют большой разброс по величине в зависимости от типа угля, метода определения, диапазона температур, способа учета массообмен-ных факторов, размера частиц и т.п. В итоге детализация на "микроуровне" не обеспечивает роста точности модели, и наиболее обосновано применение коэффициентов реакционного газообмена, полученных в диапазоне режимных параметров, близких к используемым в промышленном аппарате. Поэтому наибольшую практическую ценность представляют результаты, полученные в условиях, максимально приближенных к реальным, то есть имеющим место в крупном пылеугольном газификаторе.

2 Газификации канско-ачинских углей в прямоточном пылеугольном реакторе

Раздел посвящен исследованию автотермической газификации КАУ в пылевидном состоянии на кислородном дутье. По результатам численного моделирования и экспериментальных исследований на лабораторном стенде определены коэффициенты реакционного газообмена для реагирования бородинского бурого угля в восстановительной зоне газификатора, контролирующие механизмы, режимные параметры процесса и пути интенсификации тепло- и массопереноса.

Рассматриваются некоторые теоретические аспекты проблемы газификации твердого топлива. С позиций системного анализа определена стратегия математического моделирования тепло- и массообмена при пылеугольной газификации, выявлены уровни иерархии моделей: механизмы реагирования и переноса на "микроуровне", модель реагирования одиночной частицы, модель реактора, модель завода газификации, модель энерготехнологического комбината. Степень детализации модели каждого уровня определяется целями и задачами исследования. В той или иной степени модели всех уровней нашли отражение в настоящей работе.

Разработана математическая модель тепло- и массообмена при газификации угольной пыли полифракционного состава в одномерном прямоточном реакторе. При моделировании обоснованы и приняты следующие допущения:

- твердая фаза представлена конечным числом (Ы) фракций;

- все частицы имеют сферическую форму;

- гетерогенное реагирование сосредоточено на контурной поверхности частиц;

- скорости газа и частиц равны;

- процессы нагрева частиц, пиролиза и гетерогенного реагирования происходят стадийно;

- частица изометрична;

- газовая фаза в каждой расчетной ячейке идеально перемешана и термодинамически равновесна;

- гетерогенное реагирование описывается тремя брутто-реакциями взаимодействия углерода с 02, Н20 и С02, реакции имеют первый порядок, а скорости описываются уравнениями аррениусовского типа;

- коэффициент диффузии одинаков для всех газов.

В модели учтен теплообмен: между частицами и стенками реактора - радиацией, между газом и стенкой - конвекцией и между частицами и газом -молекулярной теплопроводностью. Нагрев свежей смеси, кроме указанных механизмов теплообмена, осуществляется также рециркуляцией части газа из зоны горения к корню факела, для чего в модели введен коэффициент рециркуляции (р, равный отношению массы рециркулирующего и исходного потоков, и х9 - расстояние, на котором осуществляется эжекция газов к корню факела. Величины (р и Ху определяются конкретной конструкцией реактора.

На показатели процесса газификации существенно влияет величина тепло-потерь в газификаторе. Большинство исследователей не уделяют этому должного внимания и ограничиваются введением в уравнения сохранения энергии радиационной и конвективной составляющих, учитывающих теплообмен со стенкой. Температура стенки Тст при этом задается. Такой подход, верный по содержанию, не всегда может быть использован в инженерных расчетах. Он справедлив, когда стенка реактора изотермична или температура стенки регулируется и может быть точно определена, что было осуществлено на некоторых экспериментальных стендах. В большинстве газификаторов, в том числе во всех промышленных аппаратах, температура стенки сложным образом зависит от тепловых потоков, конструкции газификатора и явным образом не

может быть определена или измерена. В данной работе принята следующая методология учета теплообмена со стенкой:

- в параметрическом исследовании варьируется величина теплопотерь АН, задаваемая в виде доли от теплоты сгорания исходного угля. Так проще ориентироваться в удельном тепловом балансе газификатора;

- при расчете режимов промышленного газификатора в зоне, где температура газового потока выше температуры плавления золы, температура стенки принимается равной температуре нормального жидкого шлакоудаления. После указанной зоны задается соотношение Тст/Тг;

- в расчетах, которые сравниваются с экспериментальными данными, полученными на стендовой установке, и используются для определения кинетических параметров, задается определяемая экспериментально величина теплопотерь по зонам. Тепловой поток, аккумулируемый футеровкой, и потери тепла в окружающую среду рассчитываются на основе данных контроля температуры стенок реактора термопарами, размещенными в несколько ярусов по длине реактора;

- при расчете газификатора с защитой стенок реактора испаряющейся пленочной завесой тепловой поток, воздействующий на стенку, определяется из теплового расчета. Учитывается теплообмен радиацией, включающий излучение и поглощение твердой фазой и трехатомными газами, и: теплообмен конвекцией между пылегазовым потоком и пленочной завесой. Расчет газификатора при этом ведется поэтапно, и шаг интегрирования определяется из условий сходимости. <

Система уравнений для двухфазной многокомпонентной реагирующей среды включает уравнения сохранения массы и энергии, уравнения неразрывности и состояния для газа и имеет вид:

сЬс

V {_,

сЬс

сЬс

А

- А-(д^оид +

Я. лет );

^ ^ 1 Чконд

+

/ / Я гетер j

+ 2д

}

J

лет

где текущий расходу'-й фракции угля, кг/с; А - площадь поперечного сечения газификатора, м2; г^ет - скорость выхода летучих веществ из частиц у'-й фракции, кг/(м3-с); г[ - скорость реагирования частиц>й фракции с к-м газообразным компонентом, к = 02, Н20, С02, кг/(м3-с); g¡ - текущий расход /-го

газообразного компонента, / - 02, Н20, СО, С02, Н2, N2, кг/с; [З'к - стехиомет-рический коэффициент, учитывающий изменение количества г'-го компонента в к-й гетерогенной реакции; И}ч (т), Н,(Т) - удельная полная энтальпия частицы у'-й фракции и /-го газообразного компонента (г = 02, Н20, СО, С02, Н2, N2), Дж/кг; д{от), д\шд - плотность тепловых потоков к частицаму'-й фракции от газа теплопроводностью и от стенки радиацией, Вт/м3; д{етер,д1ет - тепловыделение (теплопоглощение) при гетерогенном реагировании и плотность теплового потока с выходящими летучими для частиц у'-й фракции, Вт/м3; дст ~ плотность теплового потока от стенки к газу, Вт/м3; С7, - расход воды на испаряющуюся пленочную завесу, кг/с; 1шп - длина участка испарения, м; <2исп -скрытая теплота парообразования для водяного пара, Дж/моль; иг - скорость газового потока, м/с; рг - плотность газового потока, кг/ м3; - началь-

ный и текущий размер частицу'-й фракции, м; g0¡, gJy- начальный и текущий расход у'-й фракции угля, кг/с; Р - давление газа, Па; Я = 8314 Дж/(моль-К) -универсальная газовая постоянная; Тг - температура газового потока, К; //, -молекулярная масса /-го газообразного компонента, кг/кмоль.

На каждом шаге интегрирования в газовую фазу переходит {Опгр/1мр )-с!х

водяного пара и А ■ ^ г!ет ■ ¿Их летучих веществ, где Спгр - расход водяного пара

из пленочной тепловой завесы, смешивающегося с пылегазовым потоком, кг/с, 1пер — длина участка перемешивания. Состав газа переопределяется из условий термодинамического равновесия с учетом количества и элементного состава вышедших летучих веществ.

Скорости выхода летучих веществ, гетерогенного реагирования и плотности тепловых потоков определяются следующими выражениями:

г

; ёу ' Уаа/ ' Р<

если

г1т = 0 > если г > т]шд + т{л ИЛИ г < Т]тд ; ( \

г> ~ SJ ' 1 '1 , если Т > т{л + т}шд; г/ = О, если г < т{я + т'шй;

- +

с

7 _у ^.о(тЛ.£Ь. . а] =г7 /ул

/ у / ч/ 5 Улет лет лет\ ч />

12

(у__^/^г ё у .

=-- . ~ ^ . ; = 7 > еСЛИ Т ч= воет ■

где g0l - начальный расход у'-й фракции угля, кг/с; V**- выход летучих веществ на сухую беззольную массу угля, %; г[л и - время выхода (горения) и воспламенения летучих веществ из частиц угля у'-й фракции, с; - удельная контурная поверхность частиц у'-й фракции, м2/м3; С, - концентрация /-го газообразного компонента в газовом потоке, г ~ 02, Н20, СО, С02, Я2, кг/м3; а/ - коэффициент реакционного газообмена для частицу'-й фракции с м компонентом, / = (92, Н20, С02, м/с; «^-коэффициент диффузионного газообмена для частиц у'-й фракции, м/с; Ии и АГк^ - тепловой и диффузионный критерии Нуссельта; Яг, Лч- коэффициент теплопроводности газа и частиц, Вт/(м-К); Т{ - температура частиц у'-й фракции, К; сх0 = 5,67-10"8 Вт/(м-К4) -постоянная Стефана-Больцмана; £ - степень черноты (коэффициент излучения) частицы; Тш - температура стенки, К; йХт) - тепловой эффект реагирования угля с г-м компонентом, г - 02> Н20, С02, Дж/(кг газообразного реагента); А- удельная теплота образования летучих веществ, Дж/кг; к° и E¡ - предэкспоненциальный член и энергия активации в уравнении реакционного газообмена взаимодействия коксового остатка угля с г-м газообразным компонентом, г - 02, Н20, С02, м/с; коэффициент диффузии в пограничном слое частицы у'-й фракции, м2/с; р{ - плотность частиц у'-й фракции, кг/м3; Твоспя ~ температура воспламенения летучих веществ, К.

На входе в реактор (х = 0) задаются начальные расходы и температуры угля и газообразных компонентов. Система (2-Ы+ 6) обыкновенных дифференциальных уравнений интегрируется численно с использованием метода Рунге-Кутта-Феяьдберга 4-5 порядка. Указанная модель положена в основу методики инженерного расчета пылеугольного газификатора, использованного для определения параметров газификатора "КАТЭК" (см. раздел 3).

Основными задачами экспериментального исследования являются определение коэффициентов реакционного газообмена реагирования КАУ в восстановительной зоне газификатора и проверка адекватности математической модели. Для решения поставленных задач сконструирован и изготовлен экспериментальный стенд для исследования газификации угольной пыли производительностью 20 кг угля в час (рис. 1). Разработана методика исследования газификации угольной пыли на парокислородном дутье. Оценка погрешности методики показала, что наиболее достоверная информация о степени конверсии углерода может быть получена при использовании в качестве трассера азота воздуха, применяемого для транспортирования угольной пыли в реактор.

Определение степени конверсии углерода по зольности остатка дает повышенную погрешность. Приемлемая точность определения коэффициентов реакционного газообмена коксовых частиц с диоксидом углерода и водяным паром (погрешность менее 50 %) на данной установке может быть получена при использовании узких фракций угольной пыли - 160-200 и 200-315 мкм.

Рисунок 1 — Схема экспериментального стенда для газификации угольной пыли производительностью 20 кг угля в час

Проведено исследование динамики газообразования в прямоточном реакторе для полифракционного потока и для узких фракций на дутье различного состава. В качестве исходных параметров процесса использованы массовые потоки кислорода и водяного пара. Выходная информация представлена в виде температурных и концентрационных профилей по длине реактора. На основе последних рассчитана конверсия углерода и ряд интегральных показателей процесса. По экспериментально полученным профилям температуры, степени конверсии углерода и объемного состава газовой смеси по длине реактора определены коэффициенты реакционного газообмена (рис. 2) при совместном реагировании бородинского бурого угля с диоксидом углерода и водяным паром в диапазоне температур 1500-2000 К на дутье, близком по составу к используемому в промышленности. Коэффициенты реакционного газообмена для фракции 160-200 мкм и 200-315 мкм обобщаются выражениями: асо = 2,22 • 10б • ехр(- 23080/7"), м/с,

аНзо = 2,06-105 •ехр(-17024/Г)5 м/с.

С использованием полученных коэффициентов реакционного газообмена выполнены расчеты и произведено сравнение расчетных и экспериментальных профилей температуры, степени конверсии углерода и объемного состава га-

зовой смеси как для полифракционного потока, так и для узких фракций. Один из примеров сопоставления расчетных и экспериментальных данных приведен на рис. 3. Степень конверсии углерода выше 100% объясняется 1п ОС ,м/с погрешностью методики ее определения по азотному трассеру. Удовлетворительная сходимость расчетных и экспериментальных данных подтвердила адекватность математической модели и полученных коэффициентов реакционного газообмена.

Выполнено параметрическое исследование разработанной математической модели. Выявлено, что скорость конверсии органической массы угля, а, следовательно, и удельная производительность реактора определяются главным образом количеством тепловой энергии, подводимой в восстановительную зону газификатора. Наибо-

Рисунок 2 - Влияние температуры на значения коэффициентов реакционного газообмена

Т. К

2000

1750

1500

1250

ео

Н,0

1

х, м

% лес мощный рычаг интенсификации процесса пыле-уголъной газификации - повышение температуры в реакторе при снижении теп-лопотерь и увеличении содержания кислорода в дутье. Выявлено, что для бурых канско-ачинских углей максимальный КПД газификации и максимальный выход горючих компонентов на единицу массы топлива можно получить при использовании чисто кислородного дутья (рис. 4). Добавка водяного пара в дутье немного уменьшает указанные параметры, но позволяет снизить температуру в реакторе.

Рисунок 3 - Профили температуры, степени конверсии углерода и концентраций газообразных компонентов по длине газификатора. Точки - экспериментальные данные. Расход угля (№=12,7%) - 16,5 кг/ч, 02/уголь=0,7, Н20/уголь=0,125

кпд газификации, % Оптимальное соотношение

массовых расходов кислород/уголь (IV = 5 %) составляет 0,72-0,86 при уровне теплопо-терь в зоне испарительного во-доохлаждения 1-10% от теплоты сгорания угля, причем с увеличением теплопотерь указанное оптимальное соотношение смещается в сторону увеличения расхода кислорода. Для пылеуголъного процесса самый существенный резерв увеличения КПД газификации - уменьшение температуры газа на выходе из реактора ниже температуры жидкого шлако-удаления, но существующие конструкции газификаторов не позволяют это сделать без шлакования стенок реактора.

3 Технологический процесс газификации угля на кислородном дутье с твердым шлакоудалением (процесс "КАТЭК")

В разделе описаны новые способ и устройство для повышения эффективности и надежности высокотемпературной пылеугольной газификации, основанные на использовании метода защиты стенок газификатора от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака испаряющейся пленочной завесой воды, и приведена методика расчета аппарата. Использование данного метода тепловой защиты позволяет снизить температуру газа на выходе из газификатора и осуществить высокотемпературную газификацию угля с твердым шлакоудалением. Это дает возможность на 7-9 % увеличить КПД газификации, снизить удельный расход кислорода и увеличить надежность блока газификации, так как отпадает необходимость в использовании гарнисажной футеровки и радиационного теплообменника. Изготовлена и испытана установка производительностью 0,5 т угля в час с использованием указанного метода защиты стенок реактора. Выполнен расчет технологических и технико-экономических показателей газификатора мощностью 50 т угля в час.

Процесс газификации пылевидного угля условно можно представить в виде непрерывной последовательности технологических стадий (рис. 5): смешение пыли с газовыми реагентами, ее подогрев, сушка и начало выхода летучих; воспламенение, завершение выхода летучих, полное исчерпание кислорода в результате реакций горения; собственно газификация коксовых частиц; охлаждение пылегазового потока. Таким образом, часть органической массы угля сжигается в кислороде с целью получения высокопотенциальной тепло-

максимум кпд

Рисунок 4 - Влияние состава дутья на КПД газификации при уровне теплопотерь в зон испарительного во до охл ажден ия. АН =4%

вой энергии, которая затем расходуется на осуществление эндотермических реакций стадии газификации.

Рисунок 5 - Характерные температурные профили и зоны реагирования в пылеуголъных газификаторах с различным типом гилакоудаления

В традиционном варианте для целевой стадии газификации используется температурный перепад примерно от 2300 К до 1800 К, то есть всего около 500 К. Самый существенный резерв увеличения КПД газификации - снижение температуры на выходе из реактора ниже температуры жидкого шлакоудале-ния.

Исходя из оценок реальных скоростей химического взаимодействия "газ -коксовые частицы" на стадии газификации, а также термодинамического анализа, можно утверждать, что прекращение газификации при температуре около 1800 К в традиционных процессах связано только с используемой конструкцией реактора, которая не позволяет осуществить фазовый переход "жидкость —> твердое" для минеральных компонентов угля без нарушения нормального эксплуатационного режима.

Процесс "КАТЭК" осуществляется в реакторе, который позволяет решить эту задачу. Стадия газификации продолжается вплоть до температуры 13001350 К. Предложенное решение защиты стенок газификатора испаряющейся пленочной завесой воды снижает удельный расход кислорода примерно на 1820 % по сравнению с базовым вариантом. КПД процесса газификации повы-

охл.вода

охл.вода.

охл.вода -

шается на 7-9 %. Последующее охлаждение газового потока с начальной температурой 1300-1350 К и твердыми остеклованными частицами шлака может быть произведено в более компактном теплообменнике с развитой поверхностью теплообмена. Надежность конструкции реактора и теплообменника повышается в связи со смягчением условий эксплуатации.

Техническая сущность процесса "КАТЭК" заключается в подаче топлива в прямоточный реактор вертикального, типа в виде пыли и в подаче воды в жидком состоянии отдельно от угольного потока. Вода, подаваемая отдельными струями через тангенциально расположенные на стенке реактора сопла, образует на стенках испаряющуюся пленочную завесу. Пленочная завеса позволяет эксплуатировать реактор с водоохлаждаемыми металлическими стенками без футеровки, что приводит к упрощению конструкции. Испаряющаяся пленочная завеса препятствует контакту частиц расплавленного шлака со стенками реактора и обеспечивает безаварийное затвердевание шлака при снижении температуры потока ниже температуры жидкого шлакоудаления, а также уменьшает теплопотери через стенки реактора. Поскольку температура выходящего потока 1300-1350 К, не требуется радиационный теплообменник.

На рис. 6 приведена конструкция опытного газификатора "КАТЭК". Газификатор включает корпус реакционной камеры, горелку для ввода топлива и кислорода или пароки-слородной смеси, патрубки отвода шлака и газа. Корпус реакционной камеры имеет металлические двухслойные охлаждаемые стенки и снабжен тангенциально расположенными соплами, установленными на одном уровне в несколько ярусов по высоте реактора. Конструктивно реакционная камера выполнена из отдельных секций на фланцевых соединениях. Вода на пленочную завесу и на охлаждение стенок подается раздельно.

охл.вода ■

охл.вода -

охл.вода ■

охл.вода. охл.вода -

Ф=С

— термопара

—► отвода

—вода на завесу

—► охл.вода

--0-5 ■ч— вода на завесу

=Й=> —».охл.вода

XIЧ —вода на завесу

81

- термопара

► охл.вода

- вода на завесу

► охл.вода

-ГАЗ

■ охл.вода

^ дренаж

Рисунок б - Опытный пылеуголъный газификатор типа "КАТЭК" производительностью 0,5 тугля в час

Разработаны методики расчета материальных и тепловых потоков в газификаторе с пленочной завесой и теплового режима работы реактора. Произведена прогнозная оценка работоспособности элементов газификатора. Разработанные и запатентованные способ и устройство для газификации угольной пыли на кислородном дутье/основанные на использовании метода защиты стенок реактора от высокотемпературных воздействий испаряющейся пленочной завесой, применены при создании опытного газификатора в НПО "Луч" (Семипалатинск^ 1, ныне г. Курчатов). Спроектирована, изготовлена, смонтирована, испытана и запущена в эксплуатацию опытная установка под давлением 3 Мпа производительностью 0,5 т угля в Рисунок 7-Опытнаяустановка "КЛТЭК" час (рис. 7). Отработаны отдель-

1 - система подачи угольной пыли ные узды установки и проведены

2 - газификатор комплексные огневые испытания.

Выполнен расчет тепловых потоков, материального и теплового баланса

для газификатора типа "КАТЭК" мощностью 50 т угля в час. Получены исходные данные для проектирования промышленного газификатора. Они использованы при разработке технического проекта блока газификации мощностью 100 т угля в час БГУ-100.

4 Эффект "тепловой волны" при газификации угля в плотном слое

Раздел содержит обоснование способа комбинированного производства горючего газа и полукокса в слоевом газификаторе. На основе численного моделирования тепло- и массопереноса и экспериментальных исследований на лабораторном стенде выявлен и исследован нестационарный эффект "обратной тепловой волны" в слое газифицируемого угля, определены параметры, управляющие указанным эффектом, и режимные условия получения твердого углеродсодержащего продукта - полукокса. Исследованы физико-химические и структурно-механические свойства полукокса, полученного при различных режимных параметрах. Определены технологические условия, при которых производится полукокс с высокой удельной поверхностью и адсорбционной емкостью. Впервые в одностадийном процессе без дополнительной активации

из КАУ получен полукокс, не уступающий по адсорбционным свойствам качественным дорогостоящим активированным углям. Из кузнецких углей марки Д получен углеродистый восстановитель с характеристиками, существенно превышающими показатели известных аналогов.

Разработана математическая модель тепло- и массообмена в слоевом газификаторе, позволяющая определить температурные и концентрационные профили в стационарном состоянии. Приняты следующие допущения:

- реактор одномерный;

- порозность слоя постоянна;

- твердая фаза представлена дискретным числом фракций сферических пористых частиц с жестким зольным скелетом и реагирующим углеродным ядром;

- термической неоднородностью на линейных масштабах порядка размера частиц пренебрегается;

- нагрев и реагирование зернистого слоя протекает в четыре отчетливо различимых этапа: сушка, пиролиз, эндотермическое реагирование и горение коксового остатка. Поскольку время сушки много меньше времени нахождения твердой фазы в реакторе, зона сушки принята сосредоточенной;

- химическое реагирование представлено системой брутто-реакций углерода с 02, С02, Н20 и Н2\

- газовая фаза предполагается термодинамически равновесной.

Система уравнений для одномерного слоевого газификатора включает

уравнения сохранения массы и энергии, уравнения неразрывности, уравнение состояния для газа и имеет вид:

) к ]

V I

сЬс

= А-

\

\. J } У

к J

йЬс

/ \ V } }

где Х1 (г = С02, СО, Н2, СН4, Н20) - массовая доля г'-го газообразного компонента в летучих, определяемая из условий термодинамического рав-

I

новесия с учетом элементного состава вышедших летучих веществ; У] - массовая доля частиц у-й фракции в угольном потоке на входе в реактор; глет -скорость выхода летучих веществ, кг/(м-с); - изменение полной энтальпии у'-й фракции твердой фазы при гетерогенном реагировании и фазовых переходах, Вт/м3; иг и щ- аксиальная скорость движения газа и твердой фазы, м/с; со - порозность слоя.

Граничные условия заданы на верхней и нижней границе слоя: при х^О: Тг = ГД Ту = Твоспд, g! = gj0; при х = Я: ^ = &Л

Скорости гетерогенного реагирования коксового остатка с 02, С02 и Н20 и для обратимой реакции с водородом описывают уравнениями:

а

1эф

С,

а

Нг эф

{^Нг) / К эф

где Кзф'~ константа равновесия для реакции С + 2Н2 «-> СН4\ а?зф- коэффициент реакционного газообмена для частиц у'-й фракции твердой фазы с г'-м газообразным реагентом, м/с, учитывающий диффузионное сопротивление пограничного слоя частицы, зольного скелета и пористой структуры углеродсодер-жащего ядра

г / .. .. \ , Л"1

а!

] _ 1эф

1 Г

—~ +

t.JJrJ-rJ )

У \ У ус)

Г' —

У УС'

ус ^э ф

ш-

а

1 у

—

где а.у - коэффициент массообмена у-й фракции частиц твердой фазы с газом, м/с; г }у- радиус частиц>й фракции твердой фазы, м; г ^ - радиус углеродсо-держащего ядра, а\ - эффективная константа скорости реагирования частиц _/-й фракции твердой фазы с г'-м газообразным компонентом а\- + 7]^ -г^/з); - удельная пористая поверхность коксового остатка, м2/м3; г]\- степень использования пористого пространства сферической частицы 7-й фракции при реагировании с г'-м газообразным компонентом, опреде-

ляемая по формуле

1

Ф/

Ф^г{\кг8птэфУ2 - модуль

^апЬФ/

Тиле; В'эф и - эффектные коэффициенты диффузии в зольной оболочке и пористом утлеродсодержащем ядре, м2/с, определяемые по формулам Э\ф=В-сд], Изф -В-со2п-, соп - пористость углеродсодержащего ядра;

а)3 =тп + р3°/Аа/юо) - пористость зольного скелета; р™т-истинная плотность коксового остатка, кг/м3.

Скорость пиролиза намного выше скорости нагрева слоя угля, поэтому в зоне пиролиза долю вышедших летучих веществ будем считать линейной функцией от скорости нагрева:

г = ■

Тпг ТпХ (Их

при

Т <Т <Т

¿„1 ^ ¿у п2

Глт = 0 при Т < тп]

или ТУ > Тп2

где V - выход летучих веществ на сухую массу угля, %; Гп1 и Ги2- температуры начала и окончания пиролиза, К.

Плотности тепловых потоков определяются следующим образом:

Ш,(Ту)1 д1„„=Я1 -Г.),

СО-

__р

А

■(Т -Т )

V ст г у

где аст = Nист -Х^ВР - коэффициент теплопередачи к стенке, Вт/(м2-К); Ыист = 0,67Хэф/Хг + О,09-Не0,5 ■Рг1,3 - критерии Нуссельта для теплообмена слоя со стенкой; Хэф - Хг -[ш + 0,785-(7 - а>У(Ху - Х,)!ХУ] - коэффициент теплопроводности слоя, Вт/(мТС); АЩТг) - изменение полной энтальпии при реагировании коксового остатка с 1-й компонентом или при выходе летучих веществ, Дж/кг;

= удельная внешняя поверхность частиц у-й фракции м2/м3; АЦ =

1,2-Яе3, Rej = иг-с1п{/уг - критерии Нуссельта и Рейнольдса для частицы.

Замкнутая система обыкновенных дифференциальных уравнений решается численно с использованием метода Рунге-Кутта-Фельдберга 4-5 порядка. Разработанная математическая модель слоевого газификатора может быть рекомендована для применения в предпроектных и оптимизационных расчетах, а также в автоматизированной системе управления технологическим процессом газификации.

Для слоевого аппарата, в котором не сбалансированы массовые потоки gl0 и gy0, могут иметь место нестационарные режимы газификации. Частным случаем является газификация в аппарате периодического действия, когда ^у- 0.

Нестационарность процессов тепло- и массопереноса в слоевом газификаторе обусловлена перемещением зон нагрева, горения и газификации, и, поскольку скорость этого перемещения на три-четыре порядка ниже характерных скоростей тепло- и массообменных процессов, газификация описывается квазистационарной моделью. Для твердой фазы уравнение сохранения энергии примет следующий вид:

ВТ д2Т

Рассмотрен слоевой газификатор, в котором слой угля неподвижен и в начальный момент времени воспламенение угля производится на расстоянии х~Н. Начальные условия задаются следующим образом: при х < Н Тг~ Т°, gi = ; при х = Н Ту = Твоспл.

Расход (скорость реагирования) угля gy определяется явным образом по скорости перемещения зон реагирования

На численной модели определены нестационарные режимы в слоевых газификаторах непрерывного и периодического действия. Выявлен и исследован нестационарный эффект "тепловой волны " в слое газифицируемого угля, заключающийся в движении фронта горения и изоморфном перемещении температурных и концентрационных профилей. Фронт горения может перемещаться как навстречу потоку дутья, так и по потоку. Направление движения зависит от соотношения тепловых потоков перед фронтом горения. Если кон-дуктивный тепловой поток в сторону холодных слоев угля превышает конвективный теплоотвод из зоны нагрева, фронт горения смещается навстречу дутью. На рис. 8 приведены характерные примеры движения фронта горения в неподвижном слое газифицируемого угля.

Рисунок 8 -Движение фронта горения в неподвижном слое угля (уголь Б2 класса 5-20 мм, %).

? У •} ?

Удельная подача воздуха: а - 600 м 7(м'-ч), б- 250 м/(м-ч)

Для угля обратное движение фронта горения ("обратная тепловая волна"), интересно и важно, прежде всего, тем, что зона пиролиза находится перед фронтом горения. Поэтому все продукты терморазложения попадают в зону горения и окисляются. Газ в этом случае не загрязнен смолистыми продуктами пиролиза. В традиционном газификаторе обратное расположение зон, и смолистые продукты пиролиза загрязняют продуктовый газ.

Определены режимные условия существования "обратной тепловой волны", позволяющие получать в слоевом газификаторе не только горючий газ, но и твердый термообработанный углеродсодержащий остаток - полукокс.

Создана стендовая установка (рис. 9) и разработана методика эксперимента, позволяющие реализовать нестационарный эффект " обратной тепловой волны" в слоевом газификаторе. Газификатор представляет собой шахтный футерованный реактор. Уголь загружается через верхний люк. Полукокс выгружается внизу. Горючий газ отводится через патрубок в верхней части газификатора. Уголь зажигается сверху, а дутье подается снизу через водо-охлаждаемое газораспределительное устройство. Фронт горения движется сверху вниз навстречу потока воздуха, оставляя за собой полукокс. По высоте слоя расположены термопары для контроля температуры слоя.

Выполнена серия экспериментов на канско-ачинских углях марки Б2 различного фракционного состава и при различной подаче дутья. Определены состав газа и характеристики полукоксов при различных режимных параметрах.

Полукокс имеет высокую калорийность - до 7000 юсал/кг и выше, так как из него удалены летучие и влага. При анализе выяснилось, что полукокс имеет высокую удельную поверхность и адсорбционную активность. В аппарате происходит не только пиролиз угля, но и активация полукокса, т.е. увеличение поверхности пор за счет реагирования углерода с продуктами газификации.

воздух

1 = 20+500 "С

Рисунок 9- Схема экспериментального стенда для газификации угля в, плотном

слое

Исследовано влияние подачи дутья, влажности и крупности исходного угля на

удельный выход, адсорбцион-

V, см/ч

V, см/ч

20

! :

^ 0=30 м'/ч <Г"-чЛ 1

0=25 мТчТ*' !

15

20

25

30

35

4% 27

ную активность полукоксов и остаточный выход летучих веществ, а также на скорость движения "обратной тепловой волны" и максимальную температуру в зоне горения. На рис. 10-11 показаны некоторые из полученных зависимостей. Они позволяют определить режимные параметры в зависимости от качества угля и требований к полукоксу.

Рисунок 10 — Влияние подачи дутья, влажности и фракционного состава угля Б2 на скорость движения "обратной тепловой волны"

Установлено, что при удельной подаче дутья 400-450 м7(м2-ч) и использовании исходного угля класса 3-15 мм полукокс, полученный из углей Б2, имеет высокую удельную поверхность (500 м2/г и более) и обладает высокой адсорбционной активностью (йодное число 600 мг/г и выше). По этим параметрам полукокс из КАУ намного превосходит полукоксы Rheinbraun AG и Australian Char, широко используемые в природоохранных технологиях, а также сорбенты, полученные из КАУ другими исследователями на опытных и лабораторных установках без дополнительной активации полукокса. Полукокс из КАУ, произведенный в слоевом газификаторе с использованием эффекта "обратной тепловой волны", по адсорбционной активности не уступает большинству серийно выпускаемых активированных углей. Показано, что, управляя режимом подачи дутья и размером частиц исходного угля, можно из КАУ получать полукокс с выходом летучих веществ от 5 до 25 % и удельным выходом от 0,17 до 0,35 т на 1 т исходного угля (Wг = 30-33 %). Калорийность полукокса при этом варьируется от 25 до 30 МДж/кг.

Проведена серия экспериментов с кузнецким длиннопламенным углем при удельной подаче дутья 250 м2/(м3-ч). Удельный выход полукокса - 0,55 т/(т исходного угля). Полукокс имеет высокую структурную прочность (68,1-76,2 %) и термическую стойкость (79,7-81,3 %) и по этим параметрам не уступает полукоксам. получаемым другими производителями. Характерной особенностью полукокса, полученного при слоевой газификации угля, является развитая пористая структура (пористость 62,1-64,6 %, общий объем пор 0,899-1,006 см7г), низкий выход летучих веществ {у^— 2,59-3,18 %) и высокая калорийность (G?af~ 31,8-33,43 МДж/кг). По двум последним показателям полукокс близок к металлургическому коксу. Положительное свойство полукокса - его высокая реакционная способность и удельное электрическое сопротивление. Оба на порядок выше, чем у металлургического кокса, и полукокс соответствует лучшим образцам углеродистых восстановителей для электротермических производств - получения ферросплавов, фосфора и карбида кальция и др.

Рисунок 11 - Влияние подачи дутья на адсорбционную активность и удельный выход полукокса

5 Технологический процесс получения полукокса и горючего газа в автотермическом слоевом газификаторе (процесс "Карбоника ")

В разделе дано обоснование и описание промышленной технологии производства полукокса и горючего газа из КАУ. На основе расчетно-эксперимен-тального обоснования, приведенного в четвертом разделе, предложен новый автотермический способ термохимической переработки угля. Принципиальными отличиями технологического процесса, использующего эффект "обратной тепловой волны", от традиционных технологий полукоксования, слоевой газификации и производства активированных углей являются:

- эколВгическая безопасность, так как при обратном движении фронта горения происходит полное расщепление и окисление продуктов пиролиза внутри аппарата, в технологическом процессе не образуются сточные воды, а производство безотходно;

- энергоэффективность, так как в аппарат подается только воздух, а из аппарата выходит эффективный энергоноситель - горючий газ;

- одностадийность и простота аппаратурного оформления, так как карбонизация и активация совмещены в одном аппарате;

- технология позволяет получать из мелких классов низкосортных углей качественные и конкурентоспособные продукты - высококалорийный полукокс и активированный уголь.

В связи с возрастающими требованиями к охране окружающей среды все большее развитие получают очистка сточных вод и газовых выбросов, а также очистка питьевой воды. Сорбция на активированном угле - наиболее универсальный и эффективный метод извлечения вредных примесей из воды и газа. Крупномасштабное производство недорогих углеродных сорбентов из ископаемых углей - наиболее перспективный способ решения экологических проблем. Действующие по традиционной технологии производства активированных углей энергоемки и экологически опасны. По этим причинам их продукция имеет высокую стоимость и, следовательно, ограниченную сферу применения. Для природоохранных мероприятий необходимы более дешевые сорбенты. За рубежом с 80-х годов для этих целей стали широко применять буро-угольный полукокс.

Создана и защищена патентами РФ новая технология получения горючего газа и полукокса из угля в автотермическом слоевом газификаторе, в котором реализован нестационарный эффект "обратной тепловой волны". По данной технологии действует экологически безопасное и экономически эффективное промышленное предприятие для термохимической переработки угля - ЗАО "Карбоника-Ф" (рис. 12).

Получен новый продукт - активированный уголь АБГ (ТУ 600209591-44395), произведенный из КАУ методом одноступенчатой автотермической газификации на воздушном дутье. Определены физико-химические и структурно-механические характеристики активированного угля АБГ, выполнены его технологическая и гигиеническая оценки, разработаны технологический регламент производства и рекомендации по применению, проведены сравнитель-

ные промышленные испытания угля АБГ. Активированный уголь АБГ выпускается в промышленном масштабе и используется в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве при очистке питьевой и оборотной воды, а также сточных вод и возвратного конденсата, В табл. 1-2 сопоставлены характеристики сорбента АБГ и активных углей других производителей.

Рисунок 12 - Цех газификации ЗАО "Карбоника-Ф"

Существующие технологии получения полукокса не обеспечивают экономическую эффективность и экологическую безопасность производств из-за высокой токсичности побочных продуктов и поступления в окружающую среду отработанного теплоносителя и сточных вод, содержащих вредные примеси. Приведение таких производств в соответствие современным нормам требует дополнительных инвестиций и эксплуатационных затрат, что неизбежно повышает стоимость продукции. Кроме того, традиционное полукоксование в шахтных печах неприемлемо для термически непрочных КАУ, так как повышенное содержание мелких классов угля увеличивает гидравлическое сопротивление слоя и препятствует подаче теплоносителя в аппарат.

В результате сокращения по экологическим и экономическим причинам выпуска полукокса в 80-90-е годы возник острый дефицит углеродных восстановителей для кремниевых и ферросплавных производств. Применение для этих целей металлургического кокса, имеющего высокую электропроводность и низкую реакционную способность, приводит к перерасходу электроэнергии и уменьшению производительности технологического оборудования.

Анализ характеристик полукоксов, полученных по технологии "Карбо-ника" из углей Б2 и Д, позволяет сделать вывод, что эти материалы могут быть эффективно применены в качестве сорбентов и углеродных восстановителей, а также как высококалорийное экологически чистое технологическое и энергетическое топливо, сырье для формованного кокса и ряда других продуктов.

Показатель Уголь УАФ, ТУ 6-162409-80 Уголь КАД-молотый, ТУ 6-163018-87 Уголь ОУ-Г, ГОСТ 445374 Уголь АБГ-Г1, ТУ 600209591443-95

Адсорбционная активность по йоду, % не менее 70 80 50 60

Степень измельчения: массовая доля остатка на сите 0,1 мм, % не более 5 5 5 5

Массовая доля влаги, % не более 10 7 10 3

Массовая доля золы, % не более не нормируется не нормируется 10 Не нормируется, но фактически 9-12

Таблица 2 - Характеристики дробленых активированных углей

Показатель Уголь БАУ, ГОСТ 621774 Уголь ДАК, ТУ 032100251577712 Уголь КАД-йодный, ТУ 6-17028844-008 89 Уголь АБГ-Д ТУ 6002095 91-443-95

Адсорбционная активность по йоду, % не менее 60 30 60 55

Массовая доля, % не более - влаги -золы 10 7 10 6 5 не норм. 3 12

Суммарный объем пор по влагоемкости, см3/г не менее 1,6 1,4 не норм. 0,6

Прочность на истирание, % не менее не норм. не норм. 60 60

Отсутствие жидких продуктов и сточных вод в технологии "Карбоника", простота аппаратурного оформления и то, что единственный побочный продукт - горючий газ с низким содержанием вредных примесей, пригоден для генерации электрической и тепловой энергии, служат предпосылками для создания эффективного экологически безопасного энерготехнологического комплекса. Наиболее перспективно его размещение на КАТЭКе и в Кузбассе, где добываются угли марок Б2, БЗ, Д и Г с низким содержанием золы и вредных примесей.

6 Концепция создания экологически безопасного энерготехнологического комплекса на основе технологии "Карбоника"

В разделе приведена концепция создания экологически безопасного энерготехнического комплекса на базе угледобывающего предприятия, в основу

которой положена технология термохимической переработки угля в автотермическом газификаторе с использованием эффекта "обратной тепловой волны". Предлагается наращивать выпуск сортового угля, а мелкие классы перерабатывать в высококалорийный полукокс и электрическую и тепловую энергию (рис. 13). Технико-экономические расчеты показывают высокую окупаемость энерготехнологического комплекса.

Выполнена сравнительная экологическая оценка комплекса, в котором горючий газ утилизируется в парогазовой установке для генерации электрической и тепловой энергии

(рис. 14). Для сопоставления в качестве базового варианта принято действующее производство полукокса в Кузбассе (Ленинск-Кузнецкий завод полукоксования) и традиционная угольная ТЭС. Показано, что энерготехнологический комплекс на

Рисунок 13- Схема энерготехнологического комплекса для разреза "Березовский-1"

основе технологии "Карбоника", наряду со снижением на ] 0% удельных выбросов С02, позволяет снизить удельные выбросы Шх - в 20 раз, 80 - в 4,5 раза, пыли - в 15 раз, веществ 2-го класса опасности - в 23 раза. Производственных сточных вод и веществ 1 -го класса опасности в технологии "Карбоника" нет. Для расчетов использованы данные замеров на действующем производстве ЗАО "Карбоника-Ф".

Рисунок 14 — Технологическая схема производства полукокса, электрической и тепловой энергии с использованием парогазовой установки

Приведены технико-экономические показатели двух вариантов размещения крупномасштабного предприятия для переработки угля по технологии "Карбоника":

- энерготехнологического комплекса на базе разреза "Березовский-1", позволяющего перерабатывать в год 7 млн т рядового угля с получением 3,5 млн т сортового угля, 1 млн т полукокса, 1164 млн кВт-ч электроэнергии и 2612 тыс. Гкал тепловой энергии. Срок окупаемости - 4,5 года. Полукокс предполагается использовать в качестве технологического топлива на ОАО АГК;

- комплекса меньшего масштаба (100 тыс. т угля или 50 тыс. т в год полукокса, 79 млн кВт-ч электроэнергии и 141 тыс. Гкал тепловой энергии в год) для ФГУП "Завод полукоксования" (г. Ленинск-Кузнецкий). Полукокс предполагается поставлять на предприятия металлургического комплекса Кузбасса. Срок окупаемости - 3,5 года.

I РОС. национальная!

БИБЛИОТЕКА I I С. Петер ®ур г j

33 » OB ?00 акт »

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ существующих термических и термохимических способов переработки угля с позиций их энергоэффективности и экологической безопасности, позволивший определить наиболее перспективный технологический принцип создания новых производств - автотермический процесс с полной утилизацией побочных продуктов для генерации электрической и тепловой энергии.

2. Исследована динамика газообразования при газификации КАУ в прямоточном пылеугольном реакторе, и по экспериментально полученным профилям температуры, степени конверсии углерода и состава газа определены коэффициенты реакционного газообмена при реагировании бородинского бурого угля с диоксидом углерода и водяным паром в диапазоне температур 15002000 К.

3. Разработана математическая модель пылеугольного газификатора с распределенными параметрами, учитывающая межфазный тепло- и массоперенос, теплообмен со стенкой, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование, рециркуляцию пылегазового потока, а так же величину теп-лопотерь по зонам, определяемую из тепловых потоков в стенку с учетом экспериментальных данных о полях температур в футеровке реактора.

4. Выполнены численное моделирование и экспериментальные исследования пылеугольной парокислородной газификации КАУ, на основании которых определены контролирующие процессы, пути интенсификации тепло- и массообмена и режимные параметры процесса, а именно:

- установлено, что скорость конверсии органической массы угля не лимитируется межфазным массообменом и химическим реагированием, а определяется мощностью теплового потока в зону эндотермических реакций газификатора и наиболее рациональный способ интенсификации тепло- и массопереноса и увеличения удельной производительности реактора - повышение температуры в окислительной зоне за счет снижения теплопотерь и увеличения удельного расхода кислорода;

- выявлено, что для пылеугольного процесса выход горючих компонентов зависит только от перепада температур в реакторе, а самый существенный резерв увеличения КПД газификации - снижение температуры газа на выходе из газификатора ниже температуры жидкого шлакоудаления, но существующие конструкции газификаторов не позволяют это сделать без шлакования стенок реактора;

- определено, что для низкокалорийных КАУ максимальный КПД газификации и выход горючих компонентов достигается при использовании чисто кислородного дутья и соотношении массовых расходов кислород : уголь (с влажностью 5 %) - 0,72-0,86 при уровне теплопотерь 1-10 % от теплоты сгорания угля.

5. Предложены, теоретически обоснованы, конструктивно проработаны и защищены патентом РФ новые способ и устройство для автотермической га-

зификации угольной пыли с использованием защиты стенок от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака испаряющейся пленочной водяной завесой взамен традиционной гарнисажной футеровки. Разработана методика расчета газификатора, учитывающая тепло- и массообмен при испарении завесы.

6. Создан опытный газификатор производительностью 0,5 т угля в час с защитой стенок испаряющейся пленочной водяной завесой (НПО "Луч", Семипалатинск^ 1, ныне г. Курчатов), и проведены его комплексные огневые испытания. Применение пленочной завесы позволяет осуществить высокотемпературную газификацию угля с твердым шлакоукалением без шлакования стенок газификатора, что приводит к увеличению КПД и надежности блока газификации, а также сокращению удельного расхода "кислорода. Результаты исследований использованы при разработке технического проекта блока газификации БГУ-ЮО мощностью 100 т угля в час и могут быть применены при создании газификаторов большой единичной мощности для ТЭС ПТУ с электрическим КПД выше 50 %.

7. Разработана математическая модель нестационарного тепло- и массопере-носа в слоевом газификаторе, учитывающая межфазный тепло- и массообмен, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование.

8. Выполнены математическое и физическое моделирование газификации угля в слоевом реакторе на воздушном дутье. Выявлен и исследован нестационарный эффект "тепловой волны", заключающийся в том, что фронт горения в слое газифицируемого угля может перемещаться как навстречу дутью ("обратная тепловая волна"), так и по ходу дутья ("прямая тепловая волна"). Направление движения зависит от соотношения тепловых потоков перед зоной окисления. Для переработки угля интересен и важен технологический режим с "обратной тепловой волной", так как зона пиролиза находится перед фронтом горения по ходу дутья, и все продукты термического разложения попадают в зону горения и окисляются. Газ в этом случае не загрязнен смолистыми продуктами пиролиза.

9. Выявлены параметры, управляющие "обратной тепловой волной", исследовано шияш!е шдачи дут и свойств угля на ее скорость, определены режимные условия получения в слоевом газификаторе на воздушном дутье твердого углеродсодержащего продукта - полукокса с различными физико-химическими свойствами, а именно установлено:

- скорость движения "обратной тепловой волны" зависит от максимальной температуры во фронте горения и гопределяется подачей дутья и свойствами угля - его калорийностью, а так же влажностью и фракционным составом, влияющими на теплопроводность слоя;

- управляя подачей дутья и размером частиц используемого угля, можно получать из КАУ полукокс с выходом летучих в диапазоне 6-25 %;

- удельный расход угля на 1 т полукокса составляет от 2,8 до 6 т/т в зависимости от режимных параметров и свойств угля;

- при удельной подаче дутья 400-450 м3/м2 в час и фракционном составе исходного угля от 3 до 15 мм, полукокс, получаемый из угля марки Б2 с

влажностью около 30%, обладает наибольшей адсорбционной активностью (йодное число 600 мг/г и выше) и удельной поверхностью (500 м2/г и выше);

- с уменьшением подачи дутья или увеличением размеров частиц угля скорость движения "тепловой волны" и адсорбционная активность полукокса уменьшаются, а удельный выход полукокса и содержание в нем летучих веществ — возрастают;

- при увеличении подачи дутья, наряду с уменьшением адсорбционной активности, сокращается удельный выход полукокса и содержание в нем летучих веществ, а скорость движения "тепловой волны" - возрастает;

~ при использовании подсушенного угля марки Б2 скорость движения "тепловой волны" и удельный выход полукокса возрастают, а адсорбционная активность продукта - уменьшается.

10. Предложен, обоснован, конструктивно проработан, защищен патентами РФ и внедрен в промышленное производство (ЗАО "Карбоника-Ф", г. Красноярск) новый безотходный технологический процесс получения горючего газа и полукокса из угля в автотермическом слоевом газификаторе с использованием эффекта "обратной тепловой волны". В данной технологии осуществлена эффективная и экологически безопасная утилизация побочных продуктов термической переработки угля в тепловую энергию.

11. Получен новый продукт - активированный уголь АБГ (ТУ 600209591- 44395), произведенный из КАУ методом одноступенчатой автотермической газификации на воздушном дутье с использованием нестационарного эффекта "обратной тепловой волны". Определены физико-химические и структурно-механические характеристики активированного угля АБГ, выполнены его технологическая и гигиеническая оценка и разработан технологический регламент на производство (ТР 6-00209591-444-01). Уголь АБГ сертифицирован ЦГСЭЫ РФ для очистки питьевой воды и особенно перспективен для природоохранных технологий как сорбент одноразового применения, так как его стоимость ниже затрат на регенерацию. Активированный уголь АБГ используется в промышленности (РАО "Норильский никель" и др.), энергетике (РАО "ЕЭС России" и др.) и коммунальном хозяйстве. Его применяют для очистки питьевой и оборотной воды, сточных вод, возвратного конденсата ТЭЦ, а так же для селективного извлечения металлов взамен более дорогостоящих и менее эффективных сорбентов других производителей.

12. В автотермическом слоевом газификаторе получен полукокс из кузнецкого каменного угля марки Д. Он имеет высокую структурную прочность (68,176,2 %) и термическую стойкость (79,7-81,3 %). Характерной особенностью данного продукта является развитая пористая структура, низкий выход летучих веществ ()^й/= 2,59-3,18 %), высокие калорийность (^а/=31,8-33,43 МДж/кг), реакционная способность и удельное электрическое сопротивление, а так же незначительное содержание вредных примесей. По этим параметрам полукокс соответствует лучшим образцам углеродистых восстановителей для электротермических производств - получения ферросплавов, фосфора и карбида кальция и др.

13. Разработана концепция создания энерготехнологического комплекса с использованием экологически безопасной и энергоэффективной безотходной технологии комбинированного производства полукокса и горючего газа из низкосортных углей. Предлагается наращивать выпуск сортового угля, а мелкие классы угля (отсев) перерабатывать в полукокс, электрическую и тепловую энергию, производимую из горючего газа в парогазовой или коге-нерационной, установке. Полукокс может быть эффективно применен как:

■ восстановитель в производстве ферросплавов, карбида кальция и фосфора;

■ агломерационное топливо;

■ карбюризатор;

■ топливо в доменном производстве для вдувания в горн доменных печей;

■ полупродукт при производстве доменного и литейного кокса, коксобрике-тов и минеральных монопшхт для металлургических производств;

■ бездымное топливо для коммунально-бытового использования. Выполненные технико-экономические расчеты показывают, что, срок окупаемости такого комплекса в зависимости от места размещения и масштаба производства составляет 3,5-4,5 года. Полученные результаты исследований нашли практическое применение при разработке концепции развития ОАО "Разрез "Березовский-1" (г. Шарыпово).

Основное содержание работы изложено в публикациях:

1. Степанов, С.Г. Системный анализ процесса газификации / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов У/ Всесоюзн. совещание-семинар молодых ученых и специалистов угольной промышленности по созданию в Канско-Ачинском и других бассейнах восточных районов угольных разрезов с большей в 3-4 раза производительностью и проблемы комплексной переработки канско-ачинских углей: Тез. докл. - Красноярск, 1982. - С. 33-35.

2. Губин, С.П. Схема комплексной переработки углей Канско-Ачинского бассейна на основе метода суперкритического растворения / С.П. Губин,

В.М. Кирилец, С.Р. Исламов, С.Г. Степанов // Современные процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов их превращения: Тез. докл. Всесоюзн. конф. - Иркутск, 1982. - С. 63-64.

3. Степанов, С.Г. О реакционной поверхности при реагировании натуральных твердых топлив с газами / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, В.А. Васильев; Крас-нояр. политехи, ин-т. - Красноярск, 1983. - 8 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 13.04.83, №2626уп-Д83.

4. Степанов, С.Г. Моделирование процессов тепломассообмена при газификации угольной пыли / С.Г. Степанов // Молодежь и научно-технический прогресс: Тез. докл. краевой конф. - Красноярск, 1984. - С. 67-69.

5. Степанов, С.Г. Моделирование процессов тепломассообмена при газификации угольной пыли / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.П. Баскаков // Проблемы тепло- и массопереноса в теплоэнергетических установках с дисперсными потоками: Сб. докл. Междунар. научн. конф. - Минск, 1985. - С. 25-30.

6. Степанов, С.Г. Аналитический обзор современного состояния и основных

тенденций развития крупномасштабной технологии газификации угля / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов; Научн.-исслед. и проект.-коиструкт. ин-т по пробл. развития Канско-Ачин. угол, бассейна. - Красноярск, 1986. - 26 с. -Деп. в ЦВИИЭуголь 11.03.86, № 3652-уп.

7. Исламов, С.Р. Газификация канско-ачинских углей / С.Р. Исламов,

С.Г. Степанов // V Всесоюзн. совещание по химии и технологии твердого топлива: Доклад. - М., 1988. - 11 с. (Препринт Ии-та горючих ископаемых: 639).

8. Исламов, С.Р. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса па-рокислородной газификации канско-ачинских углей в пылевидном состоянии / CJP. Исламов, С.Г. Степанов // Проблемы тепло- и массообмена в современных технологиях сжигания и газификации твердого топлива: Материалы Междунар. шк.-семин. - Минск, 1988. - С. 103-110.

9. Степанов, С.Г. Математическое моделирование газификации угля в прямоточном пылеугольном реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. - 1989. - № 3. - С. 87-92.

10. Степанов, С.Г. Разработка технологического процесса и аппаратуры для слоевой газификации кокса с целью производства оксида углерода /

С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Создание высокоэффективных процессов переработки и использования твердых горючих ископаемых, получение альтернативных моторных топлив и нефтехимических продуктов из угля: Тез. докл. Всесоюзн. научн.-практ. конф. - Донецк, 1989. - С. 171-172.

11. Степанов, С.Г. Численное моделирование процесса газификации угольной пыли / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Промышленная теплотехника. - 1989. -Т. 11, №4.-С. 108-112.

12. Степанов, С.Г. Газификация канско-ачинского угля в прямоточном пылеугольном реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, В.А. Суслов // Химия твердого топлива. - 1989. - № 3. - С. 93-98.

13. Степанов, С.Г. Математическая модель газификации угля в слоевом реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. - 1991. - № 2-

С. 52-58.

14. Степанов, С.Г. Исследование процесса газификации канско-ачинских углей в слоевом газогенераторе на воздушном дутье / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов И Проблемы газификации углей: Сб. докл. Всесоюзн. симп. -Красноярск, 1991. - С. 25-31.

15. Морозов, А.Б. Кислородно-воздушная газификация пыли березовского угля / А.Б. Морозов, С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Научно-исследовательская деятельность института "КАТЭКНИИуголь". - М.: ЦНИЭИуголь, 1991. - С. 106112.

16. Еремина, А.О. Адсорбционная активность продуктов термической переработки бурых углей / А.О. Еремина, Ю.Г. Головин, В.В. Головина,

M.JL Щипко, С.Г. Степанов и др. // Химия твердого топлива. - 1994. - № 4-5. -С. 142-147.

17. Еремина, А.О. Буроугольные адсорбенты для очистки сточных вод от фенола

и нефтепродуктов / А.О. Еремина, В.В. Головина, МЛ. Щипко, С.Г. Степанов и др. // Химия угля на рубеже тысячелетий: Сб. тр. Междунар. научн. конф. и школы-семинара ЮНЕСКО. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - С. 202-204.

18. Степанов, С.Г. Промышленные технологии переработки угля: перспективы использования в Канско-Ачинском угольном бассейне / С.Г. Степанов. -Красноярск: Краснояр. гос. ун-т, 2002. - 85 с.

19. Степанов, С.Г. Технология совмещенного производства полукокса и горючего газа из угля / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Уголь. -2002.-№6.-С. 27-29.

20. Степанов, С.Г. Тенденции развития и новые инженерные решения в газификации угля / С.Г. Степанов // Уголь. - 2002. - № 11. - С. 53-57.

21. Степанов, С.Г. Производство полукокса из канско-ачинских углей и использование его в цветной металлургии / С.Г. Степанов // Ресурсы России. -2002.-№2.-С. 36-42.

22. Степанов, С.Г. Газификация угля. Тенденции развития, инженерные решения, новый принцип / С.Г. Степанов // Ресурсы России. - 2002. - № 4. -

С. 36-42.

23. Степанов, С.Г. Производство и использование буроугольного полукокса из канско-ачинских углей / С.Г. Степанов // Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства- Материалы Междунар. научн.~практ> конф.-М., 2002. - С. 393-400.

24. Гуськов, В.А. Канско-Ачинский угольный бассейн: энергобезопасность, конкурентоспособность, перспективы / В.А. Гуськов, C.B. Ивкин, С.Г. Степанов // Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства: Материалы Междунар. научн.-практ. конф. - М., 2002. - С. 9299.

25. Степанов, С.Г. Энерготехнологическая переработка канско-ачинских углей / С.Г. Степанов // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: Материалы И.Междунар. научн-практ. конф. - Пенза, 2002. - С. 143-145.

26. Степанов, С.Г. Новая энергосберегающая экологически чистая технология получения углеродных сорбентов в г. Красноярске / С.Г. Степанов,

А.Б. Морозов, С.Р. Исламов // Красноярскэнергонадзор. - 2003. - Вып. 1. -С. 25-32.

27. Гроо, A.A. Математическое моделирование нестационарных процессов в слоевом газификаторе / A.A. Гроо, С.Г. Степанов, B.C. Славин // Сб. тез. Девятой Всерос. научн. конф. студентов-физиков и молодых ученых. - Екатеринбург-Красноярск, 2003. — С. 362-363.

28. Степанов, С.Г. Угли КАТЭКа: проблемы и перспективы / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Палыдин и др. // Энергонадзор. - 2003. - Вып. 2. - С. 4152.

29. Степанов, С.Г. Автотермическая технология получения углеродных сорбентов / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, С.Р. Исламов // Кокс и химия. - 2003. -

№6. -С. 23-28.

30. Степанов, С.Г. Среднетемпературное коксование кузнецких длиннопламен-ных углей в автотермическом слоевом газификаторе / С.Г. Степанов,

А.Б. Морозов, A.A. Гроо и др. // Кокс и химия. - 2003. - № 9. - С. 41-44.

31. Степанов, С.Г. Энерготехнологическое использование канско-ачииских углей / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Палыпин и др. // Уголь. - 2003. -№7.-С. 39-44.

32. Степанов, С.Г. Энерготехнологический комплекс для разреза "Березовский-1" / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, A.A. Гроо // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: Сб. научн. трудов Краснояр. гос. акад. цвет, мет. и золота. - Красноярск, 2003. - С. 190-194.

33. Степанов, С.Г. Экологическая оценка энерготехнологического использования угля / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, A.A. Гроо // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: Сб. научн. трудов Краснояр. гос. акад. цвет. мет. и золота. - Красноярск, 2003. - С. 186-189.

34. Степанов, С.Г. Энергоэффективная технология переработки канско-ачинских углей / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, A.A. Гроо // Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов: Материалы Всерос. научн.-практ. конф. -Красноярск, 2003. - С. 95-96.

35. Пат. 2014882 РФ. МКИ3 В01 J26/20, COI В31/08. Способ получения адсорбент / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, B.C. Славин (РФ). -

№ 92004035/26; Заявлено 11.11.92; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

36. Пат. 2014883 РФ. МКИ3 В01 J26/20. Способ получения углеродного адсорбента / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). - № 93039409/26; Заявлено 16.08.93; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

37. Пат. 2052492 РФ. МКИ3 СЮ J3/00/3/54. Способ получения синтез-газа и газификатор вертикального типа / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов и др. (РФ). -№ 92010862/04; Заявлено 21.12.92; Опубл. 20.01.96, Бюл. 2.

38. Свидетельство 3028 РФ. МКИ3 6F24 J1/00. Установка для приготовления теплоносителя / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ). - № 95112717; Заявлено 21.07.95; Опубл. 16.10.96, Бюл. 10.

39. Решение о выдаче патента РФ. МКИ3 COI В31/16. Способ получения сульфо-угля / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, И.П. Иванов, И.Г. Судакова (РФ). -

№ 2002131306; Заявлено 22.11.2002.

40. Решение о выдаче патента РФ. МКИ3 СЮ В49/04, В01 J20/20. Способ получения полукокса и углеродного адсорбента и устройство для его осуществления / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, С.Р. Исламов, A.A. Гроо (РФ). -

№ 2003108264; Заявлено 26.03.03.

Соискатель:

Спечатано в ИПЦ КГТУ. Тираж 110 экз. 60074, Красноярск, ул. Киренского, 28

3 " '3

2. с>o3'ß,

г '

Dp - диаметр реактора, м;

Dj - коэффициент диффузии в пограничном слое частицы j-й фракции, м2/с;

Вэф,Вэф - коэффициент диффузии в пористом углеродсодержащем ядре и зольной оболочке коксовой частицы, м2/с; d4 - диаметр частицы, м; d , dj - начальный и текущий размер частиц j-й фракции, м;

Ei - энергия активации для реакции угля с г'-м компонентом, i = О2, Н20, С02, Дж/моль;

Ge - расход воды в тракте охлаждения газификатора, кг/с;

Gpeif - расход рециркулирующих газов, кг/с;

G3 - расход воды на испаряющуюся пленочную завесу, кг/с;

Gnep ~ масса водяного пара из пленочной тепловой завесы, смешивающегося с пылегазовым потоком, кг/с;

GZ3d ~ подача воздуха в газификатор, нм3/ч;

G, G(Jr) - производительность газификатора по сухому и влажному газу, нм3/ч; gc - расход непрореагировавшего углерода, кг/с; g°, gi, g* - начальный, текущий и текущий термодинамически равновесный расход г-го газообразного компонента, i = 02, Н20, СО, С02, Н2, N2, кг/с; gy> SJV ~ начальный и текущий расход j- й фракции угля, кг/с; g°y, g °зола - начальный расход горючей части угля и зольного остатка, кг/с;

HJ - содержание водорода на сухую беззольную массу угля, %;

Н81 - полная энтальпия потока на выходе в реактор, Вт;

Нрец - полная энтальпия рециркулирующего потока, Вт;

АН - теплопотери в зоне испарительного водоохлаждения, в долях от теплоты сгорания угля; h ({Т), h4(T) - удельная полная энтальпия z'-го газообразного компонента (i — 02, Н20, СО, С02, Н2, N2) и частицы, Дж/кг;

К (Т) ~ удельная полная энтальпия частицы j-й фракции, Дж/кг; hnem (Т), hy (Г) - удельная полная энтальпия летучих веществ и угля,

Дж/кг;

Кош (Т), hK (Г) - удельная полная энтальпия золы и кокса, Дж/кг; hyaf(r) - удельная полная энтальпия сухой беззольной массы угля, Дж/кг; h-0(T) - удельная полная энтальпия воды, Дж/кг;

- удельная стандартная теплота образования /-го компонента (/ = О2, Н20, СО, С02, Н2, N2) при температуре Та, Дж/кг;

Ah °лет(Т0) - удельная стандартная теплота образования летучих веществ при температуре Т0, Дж/кг;

Кх - коэффициент чувствительности;

К (т) - константа равновесия для реакции СО + Н20<-► С02 + Н2\ kj - константа скорости реакции коксового остатка угля с i-м газообразным компонентом, i = 02, Н20, С02, м/с; к° - предэкспоненциальный член в уравнении скорости реакции коксового остатка угля с г-м газообразным компонентом, i = 02, Н20, С02, м/с; кгп - эмпирический коэффициент времени выхода летучих веществ;

Lp - длина реактора, м;

1исп - длина участка испарения, м;

М - производительность газификатора по полукоксу, кг/ч;

М° - начальный расход реагентов на входе в реактор, i = 02, Н20, N2, у (уголь), возд (воздух) кг/с;

Mi - расход г-го компонента по результатам газового анализа, / =

02, н20, С02, Н2, кг/с;

Мс, М0 — атомарные доли углерода и кислорода в газовом потоке кг-атом/кг;

Мн, МN - атомарные доли водорода и азота в газовом потоке, кг-атом/кг;

N - число фракций в полидисперсном потоке;

N** - содержание азота на сухую беззольную массу угля, %;

О^ - содержание кислорода на сухую беззольную массу угля, %;

Р, Р0 — общее давление газа и атмосферное (нормальное) давление,

Qucn ~ скрытая теплота парообразования для водяного пара,

Дж/моль;

Qco> Qh2 ' Qc ~ удельная теплота сгорания СО, Н2 и углерода, Дж/кг;

Qco2 ' Qh2o ' Qo2 ~ тепловые эффекты реагирования углерода с С02, Н20 и 02, Дж/кг;

Q{fr\ Qifr) - удельная теплота сгорания сухого и влажного газа, МДж/нм3;

Q,(t) - тепловой эффект реагирования угля с z'-м компонентом, i = 02, Н20, С02, Дж/(кг газообразного реагента);

Q^ir) - низшая теплота сгорания горючей массы угля, Дж/кг; qjK0Hd, qjpad - плотность теплового потока к частицам j-Pi фракции от газа теплопроводностью и от стенки радиацией, Вт/м3; qj2emep, qiem - тепловыделение (теплопоглощение) при гетерогенном реагировании и плотность теплового потока с выходящими летучими для частицу'-й фракции, Вт/м3;

Я рад ~ лучистый тепловой поток, Вт/м ; qcm - плотность теплового потока от стенки к газу, Вт/м3; q ,q - плотность теплового потока излучения трехатомных газов, "2° С°2 Вт/м3;

R - универсальная газовая постоянная, R = 8314 Дж/(моль-К); скорость реагирования частиц j-й фракции с г-м газообразным компонентом, i = 02, Н20, С02, кг/(м3 с); скорость выхода летучих веществ из частиц j-й фракции, кг/(м3-с); контурная поверхность частицы и удельная поверхность частицу'-й фракции, м и м /м ; удельная внутренняя (пористая) поверхность частиц м /кг; температура, К; температура газового потока и термодиномически равновесного газового потока, К; начальная температура газового потока после смешения с рециркулирующими газами, К; температура г-го реагента на входе в реактор, i = 02, Н20, N2, у (уголь), К; температура рециркулирующего потока, К; температура кипения воды, К; температура воды, подаваемой в контур охлаждения газификатора и на завесу, К; температура факела (пылегазового потока), К; температура частиц у'-й фракции, К; температура стенки, К; температура воспламенения летучих веществ, К; температура нормального жидкого шлакоудаления, К; скорость газового потока, м/с; выход летучих веществ на сухую беззольную массу, %; содержание газообразных компонентов в "чистой" (с вычетом подсосов воздуха) и в "загрязненной" (с подсосами воздуха) пробах сухого газа, об. %, i = 02, С02, СО, Н2, N2, СН4; содержание газообразных компонентов во влажном газе, об. %;

Vco+h2 ~~ выход горючих компонентов (СО и Н2) на единицу массы сухого угля, кг/кг;

W{Br) - влажность газа, %;

Wr - влажность угля на рабочую массу, %;

Хс - степень конверсии углерода;

X - расстояние от начала реактора, на котором осуществляется рециркуляция, м;

Х]пет - доля оставшихся летучих веществ в частицаху'-й фракции; х - координата вдоль оси реактора, м; ав - коэффициент избытка кислорода; ар - коэффициент теплопередачи в тракте охлаждения реактора

Вт/(м -К); аРад ~ коэффициент радиационного теплообмена, Вт/(м -К); аконв ~ коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м К); а / - коэффициент реакционного газообмена для частиц j-й фракции с /-м компонентом, i = О2, Н20, СО2, м/с; адиф ~ коэффициент диффузионного газообмена для частицу'-й фракции, м/с;

Р - отношение суммы мольных долей 02 и аргона к мольной доле N2 в воздухе; ул - массовые доли компонентов в рециркулирующем потоке, i = 02, Н20, С02, СО, Н2, N2;

77, 7]терм - КПД газификации и термический КПД;

8 - степень черноты (коэффициент излучения) частицы;

8г - степень черноты (коэффициент излучения) газа;

Бст > £ф ~ степень черноты стенки и факела; р - коэффициент рециркуляции; jjj - степень использования пористого пространства частиц j-й фракции коксового остатка с г'-м газообразным компонентом, г = О2, Н20, С02, м/с;

А г, А ч - коэффициент теплопроводности газа и частицы, Вт/(м-К); л - динамический коэффициент вязкости, Па-с; молекулярная масса, кг/кмоль;

- молекулярная масса г'-го газообразного компонента, кг/кмоль;

Уг - кинетический коэффициент вязкости газа, м2/с; ф]. - модуль Тиле для реагирования частицу-й фракции коксового остатка с г'-м газообразным компонентом, i = 02, Н20, С02, м/с; рг - плотность газового потока, кг/ м ; рч - плотность частицы, кг/ м ; р{ - плотность частиц у'-й фракции, кг/м3; рк - плотность коксового остатка, кг/м ;

Рлет ~ плотность летучих веществ в твердой фазе, кг/м ; р°у - плотность исходного угля, кг/м3; р у - истинная плотность коксового остатка, кг/м ; сг0 - постоянная Стефана-Больцмана, сг0 = 5,67-10"8 Вт/(м-К4); г - время, с; тр - время скоростной релаксации частицы, с; тф - оптическая толщина факела (пылегазового потока), м; тг->тзп>тк ~ оптическая толщина газа, зольных и коксовых частиц, м; tJUHd - время воспламенения летучих веществ в частицах угляу'-й фракции, с; т}гп - время выхода (горения) летучих веществ из частиц угля у'-й фракции, с; со - порозность слоя;

0)3, соу - пористость зольного скелета и углеродсодержащего ядра коксовой частицы;

Bi = a • d4 jХч - критерий Био;

Nu = a-dJХг - тепловой критерий Нуссельта;

Мидиф = ссдиф -djD Nucm=a-Dp/Xz

Re = иг -Dp/vг Pr = vjD

- диффузионный критерий Нуссельта;

- критерий Нуссельта для теплообмена газового потока со стенкой;

- критерий Рейнольдса;

- тепловой критерий Прандтля.

СОКРАЩЕНИЯ

ВТИ - Всесоюзный теплотехнический институт, г. Москва

ВУХИН - Восточный научно-исследовательский углехимический институт, г. Екатеринбург

ГТУ - газотурбинная установка

ИВТАН - Институт высоких температур РАН, г. Москва

ИГИ - Институт горючих ископаемых, г. Москва

ИНУС - Институт нефте- и углехимического синтеза, г. Иркутск

ИОТТ - Институт обогащения твердых горючих ископаемых, г. Москва

ИХиХТ - Институт химии и химической технологии СО РАН, г. Красноярск

КАБ - Канско-Ачинский (угольный) бассейн

КАУ — канско-ачинские угли

МХТИ - Московский химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева

НЖШУ - нормальное жидкое шлакоудаление

НИИЭПЭ - Научно-исследовательский институт экологических проблем энергетики, г. Ростов-на-Дону

НИТИУС - Научно-исследовательский и технологический институт углеродных сорбентов, г. Пермь

ОМУ - органическая масса угля

ПТУ - парогазовая установка

ПТУ - паротурбинная установка

СЖТ - синтетическое жидкое топливо

ТККУ - термоконтактное коксование угля т. у. т. - тонна условного топлива (с калорийностью 7000 ккал/кг)

ТЭС ПГУ - тепловая электростанция с парогазовой установкой

ЭНИН - Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского, г. Москва

ЭТХ-технология - энерго-топливно-химическая технология

- продукты, получаемые из угля должны быть конкурентоспособны, а угольные технологии - энергоэффективны и экологически безопасны;

- необходимо увеличивать выпуск продуктов экологического назначения -углеродных сорбентов для очистки воды и газовых выбросов.

Эти направления являются приоритетными задачами развития науки и техники в топливно-энергетическом комплексе и отражены в "Основных положениях энергетической стратегии России на период до 2020 года".

Особенно актуальна проблема повышения потребительских свойств и расширения рынка сбыта для бурых канско-ачинских углей (КАУ), транспортировка которых на расстояние более 300-500 км от места добычи в рядовом виде неэффективна из-за высоких железнодорожных тарифов /49-50, 77/. Технологическая переработка КАУ в целевые продукты - единственный рациональный путь развития угледобывающих предприятий КАТЭКа.

Все технологии глубокой переработки угля по способу воздействия на органическую массу угля (ОМУ) можно разделить на термические и термохимические, а по способу подвода тепловой энергии, необходимой для расщепления ОМУ, - на аллотермические и автотермические. Термические процессы предполагают высокотемпературное расщепление ОМУ, имеющей сложный состав и большую молекулярную массу, на жидкие, газообразные и твердые компоненты с меньшей молекулярной массой и сопровождаются интенсивным тепло- и массопереносом. В термохимических процессах, наряду с термическим расщеплением ОМУ, имеет место реагирование продуктов разложения угля с химическими веществами, подводимыми извне.

К промышленным термическим процессам переработки угля относятся коксование и полукоксование. Практически во всех этих технологиях используются аллотермические аппараты с различными видами теплоносителя (дымовые газы, твердый теплоноситель либо то и другое) и способами подвода тепла (через стенку либо при прямом контакте). Единственная промышленная технология, использующая автотермический аппарат для термического процесса переработки угля, - коксование бурого угля в кольцевой подовой печи /133, 161, 190, 266/. Тепловая энергия при этом образуется за счет сжигания летучих веществ в подсводовом пространстве, и единственным побочным продуктом является низкопотенциальное тепло в виде горячих дымовых газов.

Промышленные технологии термохимической переработки - газификация и ожижение угля, а также активация полукокса с целью получения углеродных сорбентов. Ожижение и активация осуществляются только в аллотермических аппаратах, а газификация - большей частью в автотермических /180, 257, 330/. Аллотермические способы газификации не нашли промышленного применения из-за более низкой удельной производительности и сложного аппаратурного оформления.

Непременный атрибут аллотермических способов переработки угля - их экологическая опасность из-за сложности утилизации побочных продуктов пиролиза угля и отработанного газообразного теплоносителя, поступающего в атмосферу. Приведение таких производств в соответствие природоохранным нормативам требует инвестиций сопоставимых со стоимостью основного оборудования /155/. Жидкие продукты пиролиза и ожижения угля по токсичности, мутагенной и канцерогенной активности в сотни раз превосходят нефтепродукты /80, 133/ и в настоящее время всерьез не рассматриваются в качестве органического сырья, так как для получения целевых продуктов требуется многооперационная дорогостоящая переработка. Поэтому актуально создание технологий термической переработки угля, в которых жидкие побочные продукты пиролиза не образуются. Автотермические способы переработки угля предпочтительнее, поскольку при генерации тепловой энергии за счет окисления ОМУ происходит полное или частичное "огневое обезвреживание" летучих продуктов пиролиза, заключающееся в их расщеплении на менее токсичные компоненты - Н2, Н20, СО, С02, СН4, H2S и др.

С этих позиций объектами исследования являются автотермические процессы переработки углей низкой степени метаморфизма в горючий газ и твердые углеродсодержащие продукты.

Следует отметить, что если производство газа в автотермических газификаторах широко используется в промышленности, то для производства полукокса в промышленном масштабе существует только один автотермический способ - уже упоминавшая термообработка угля в кольцевой печи. Этот способ разработан в 60-70-е годы в США компанией Salem Corporation и реализован в промышленном масштабе в 80-е годы в Германии (Rheinbraun AG) и Канаде (Luskar Ltd) /133, 161/. Углеродные сорбенты с высокой адсорбционной активностью получают только по двухстадийной аллотермической технологии, включающей карбонизацию и активацию /70, 94, 100/, причем обе стадии очень энергоемки и экологически опасны.

Систематические исследования и разработка способов автотермической переработки угля начались в 20-40-е годы XX века, и приоритет в этой области принадлежит Германии /133, 136, 180, 187, 330/. Большинство современных технологий переработки угля созданы с использованием немецких разработок тех лет. В 40-60-е годы XX века были сформулированы основные теоретические представления о физико-химических процессах, происходящих при химическом реагировании угля с газами, и выполнены фундаментальные исследования, не потерявшие актуальности до настоящего времени. В данном направлении неоспоримо лидерство советских ученых: А.С. Предводителева /113/, Л.Н. Хитрина /181/, Я.Б.Зельдовича /57/, Н.Н.Семенова /123/, Н.В.Лаврова /82/, Д.А. Франк-Каменецкого /178/, Б.В. Конторовича /64/, Л.А. Вулиса /37-38/, Е.С. Головиной /42/, Г.Ф. Кнорре /72/, Б.В. Померанцева /112/, А.Б. Резнякова /116/, С.Д. Федосеева /175-176/, З.Ф. Чуханова /184-186/, И.А.Яворского /194-195/. Парадоксально, но немцы, разработавшие все основные типы газификаторов, не создали сильной научной школы и не выполнили сколько-нибудь ярких фундаментальных исследований по газификации угля.

История переработки угля включала периоды бурного развития и спады. Наибольших масштабов промышленная переработка угля достигла в 30-50-е годы XX века. В СССР в 1958 году перерабатывалось в полукокс и газ более 20 млн т угля /176/. В настоящее время действует единственный завод полукоксования в г. Ленинске-Кузнецком, построенный в 40-е годы и выпускающий 80-90 тыс. т в год полукокса для производства углеродных сорбентов и карбюризаторов /133, 190/. Промышленных газогенераторов в России практически нет.

Спрос на угольные технологии упал в начале 60-х годов с началом разработки крупных нефтяных месторождений на Ближнем Востоке и в Западной Сибири. "Энергетический кризис" 1972 года, когда страны ОПЕК резко увеличили цены на нефть и ввели квоты на ее добычу, дал толчок новой волне интереса к угольным технологиям. В середине 80-х годов рынок нефти и природного газа стабилизировался и реализация ряда программ по переработке угля, прежде всего в синтетическое жидкое топливо (СЖТ), была приостановлена. Дальнейшее развитие и коммерческое применение получили несколько направлений: газификация угля, производство термооблагороженного топлива и углеродных сорбентов. Ниже кратко приведено современное состояние и основные недостатки автотермических способов, применяющихся в этих направлениях.

Газификация угля> ориентированная ранее на получение синтез-газа и технологических газов, стала в 90-е годы XX века самым перспективным и динамично развивающимся направлением в энергетике. Внутрицикловая газификация угля с использованием парогазовых установок (ПГУ) позволила увеличить электрический КПД тепловых электростанций с 33-35 до 46-50 %, сократить удельный расход топлива и на порядок уменьшить удельные выбросы вредных веществ - твердых частиц и оксидов азота и серы /95, 203, 217, 260/. После 1993 года в разных странах было введено в эксплуатацию 18 ТЭС на основе внутрицикловой газификации (ТЭС ПГУ) мощностью от 60 до 300 МВт, и ежегодный прирост суммарной мощности ТЭС ПГУ составляет около 30 % в год /319, 323/. Кроме того, в ряде регионов, бедных природным газом (США, Китай и др.), газ из угля используют для синтеза метанола и аммиака /296, 339/. Большинство новых процессов газификации разработано в Германии, США и Англии /4,187, 214, 224/. В России в 80-90-е годы работы по газификации угля не вышли за пределы лабораторных стендов. Исследования в этом направлении велись ИГИ /1/, ВТИ /9, 16/, НИИЭПЭ /85, 188/, ИВТАН /12, 13, 53, 166/ и некоторыми другими организациями /5, 54, 80, 87, 92, 118, 119, 144, 183/.

Анализ работ по созданию промышленных газификаторов большой единичной мощности показывает, что наиболее перспективен аппарат, в котором реализован следующий технологический принцип: одноступенчатый автотермический пылеугольный газификатор на парокислородном дутье с жидким шлакоудалением работающий под давлением ~ 3 МПа. Из 18 ТЭС ПТУ на 14-ти применили газификаторы, использующие этот принцип /217/.

Основной недостаток таких газификаторов - жидкое шлакоудаление. Именно им обусловлена необходимость "обрывать" эндотермические восстановительные реакции углерода с газами при достаточно высокой температуре (-1800 К), что влечет повышенный удельный расход кислорода, сооружение дополнительной ступени для утилизации физического тепла газа - радиационного теплообменника, применение жаропрочных коррозионно-стойких материалов, снижение надежности и КПД газификации (отношение теплоты сгорания газа к теплосодержанию исходного угля). В то время как в слоевых процессах КПД газификации достигает 80 %, в пылеугольных данный параметр составляет 69-72 % /4, 136, 214/, и это считается пределом. В 30-40-е годы в Германии и Франции были предприняты попытки создать промышленный пылеугольный газификатор с твердым шлакоудалением не доводя максимальную температуру в ядре факела до температуры размягчения шлака /187/. Однако из-за малой удельной производительности и низкой надежности аппаратов дальнейшие работы в этом направлении были прекращены, а попытки создать высокотемпературный пылеугольный газификатор с фазовым переходом минеральной части внутри аппарата вообще не предпринимались. Поэтому актуально исследование процессов тепло- и массообмена в пылеугольном газификаторе и использование полученных результатов при разработке технологий газификации угля на основе новых технических решений, обеспечивающих безаварийное снижение температуры пылегазового потока в реакторе ниже точки плавления золы и твердое шлакоудаление.

Интерес к термооблагороженному топливу. в том числе к полукоксу, так же как и к внутрицикловой газификации, вызван обострением экологических проблем в развитых странах, так как использование таких топлив в энергетике и различных термических процессах позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. В США в 90-е годы были реализованы два проекта промышленного масштаба для производства термооблагороженного твердого топлива - процессы АССР и LFC /133, 288/, использующие алло-термический принцип. В России в 60-80-е годы было создано несколько алло-термических опытно-промышленных и экспериментальных установок для термообработки низкосортных топлив /23, 35, 51, 69, 78, 79, 119, 192/, самая известная из которых - ЭТХ-175 (г. Красноярск), но коммерческого применения эти технологии не получили.

Единственным автотермическим процессом данного направления является уже упоминавшееся коксование бурого угля в кольцевой подовой печи. Недостатки этого способа - сложность аппаратурного оформления, многоста-дийность (сушка, коксование, охлаждение) и низкая эффективность использования побочного продукта - горячих дымовых газов.

Производство недорогих углеродных сорбентов для природоохранных технологий и промышленного использования - одно из перспективных направлений переработки угля. Лидерами в этой области считаются Rheinbraun AG (Германия) /216, 234, 304/ и Australian Char Pty Ltd (Австралия) /204/, выпускающие соответственно 200 и 150 тыс. т в год буроугольного полукокса с относительно высокой адсорбционной активностью (йодное число 230300 мг/г) и низкой стоимостью - 250-300 долл./т. В России в 60-80-е годы исследовательские работы в этом направлении вели в ЭНИН /33, 73, 124/, ИГИ /109-110, 161/, ИХиХТ СО РАН /80/ и других организациях /32, 63, 91, 92, 162, 170-171/, но дальше опытных установок дело не продвинулось, хотя в ряде случаев по качественным показателям получаемые углеродные сорбенты не уступали продукции Rheinbraun AG и Australian Char Pty Ltd.

Углеродные сорбенты с высокой адсорбционной активностью (йодное число 500 мг/г и выше) традиционно получают по двухстадийной технологии - "карбонизация + активация" /94, 100, 170-171/. Обе стадии энергоемки и экологически опасны, что определяет высокую стоимость углеродных сорбентов - 1200-4000 долл./т. Одноступенчатых энергоэффективных технологий получения качественных углеродных сорбентов, кроме представленной в данной работе, нет.

Разработка методик расчета тепло- и массопереноса в угольных газификаторах и обоснование новых технических и технологических решений по автотермической переработке угля в целевые продукты имеют существенное значение для ускорения научно-технического прогресса в топливно-энергетическом комплексе и являются важными народнохозяйственными задачами.

Цель работы заключается в теоретическом обосновании и разработке автотермических технологий переработки угля в горючий газ, полукокс и углеродные сорбенты.

Для достижения поставленной решаются следующие задачи:

- выполнить анализ термических и термохимических способов переработки твердых топлив и определить технологические принципы создания эффективных и экологически безопасных процессов и аппаратов;

- определить параметры реакционного газообмена при газификации угля в диапазоне режимных условий пылеугольного газификатора;

- разработать математические модели тепло- и массопереноса в пылеуголь-ном и слоевом газификаторах;

- выявить контролирующие механизмы, методы интенсификации тепло- и массопереноса, способы увеличения КПД газификации угля и определить режимные параметры автотермической газификации КАУ;

- теоретически обосновать и разработать новые технические решения защиты стенок пылеугольного газификатора от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака;

- обосновать и разработать новые способы и устройства для автотермической переработки угля, обеспечивающие энергоэффективное и экологически безопасное получение горючего газа, полукокса и углеродных сорбентов.

В работе использован комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики термической и термохимической переработки угля, математическое моделирование и экспериментальные исследования в лабораторных и опытно-промышленных условиях, а также промышленное внедрение результатов исследований.

По материалам диссертации опубликованы 37 печатных работ, в том числе 1 монография, 12 статей в периодических изданиях, 11 докладов на конференциях, 5 патента на изобретения, 1 свидетельство на полезную модель, 2 депонированных рукописи и тезисы 5 докладов.

Автору принадлежат постановка задач данного исследования, обоснование, разработка и формулировка всех положений, определяющих научную новизну и практическую значимость работы, разработка методик расчета газификаторов, анализ и обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований, участие в создании технологических процессов, способов и устройств, испытании опытных и промышленных установок и образцов продукции. При решении отдельных задач принимали участие работающие под научным руководством автора А.Б. Морозов (защищена кандидатская диссертация) и аспирант А.А. Гроо.

Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованных источников и 8 приложений. Работа содержит 389 страниц

Основные выводы и результаты диссертационной работы

1. Выполнен анализ энергоэффективности и экологической безопасности существующих термических и термохимических способов переработки угля, позволивший определить наиболее перспективный технологический принцип создания новых производств - автотермический процесс с полной утилизацией побочных продуктов для генерации электрической и тепловой энергии.

2. Проведено исследование динамики газообразования при газификации КАУ в прямоточном пылеугольном реакторе. По экспериментально полученным профилям температуры, степени конверсии углерода и состава газа определены коэффициенты реакционного газообмена при реагировании бородинского бурого угля с диоксидом углерода и водяным паром в диапазоне температур 1500-2000 К.

3. Разработана математическая модель пылеугольного газификатора с распределенными параметрами учитывающая межфазный тепло- и массо-перенос, теплообмен со стенкой, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование, рециркуляцию пылегазового потока, а так же величину теплопотерь по зонам, определяемую с учетом экспериментальных данных.

4. Выполнены численное моделирование и экспериментальные исследования пылеугольной парокислородной газификации КАУ, на основании которых определены контролирующие процессы, пути интенсификации тепло- и массообмена и режимные параметры процесса, а именно:

- установлено, что скорость конверсии органической массы угля не лимитируется межфазным массообменом и химическим реагированием, а определяется мощностью теплового потока в зону эндотермических реакций газификатора и наиболее рациональный способ интенсификации тепло- и массопереноса и увеличения удельной производительности реактора — повышение температуры в окислительной зоне за счет снижения теплопотерь и увеличения удельного расхода кислорода;

- выявлено, что для пылеугольного процесса выход горючих компонентов зависит только от крайних уровней температур в реакторе, а самый существенный резерв увеличения КПД газификации - снижение температуры газа на выходе из газификатора ниже температуры жидкого шла-коудаления, но существующие конструкции газификаторов не позволяют это сделать без шлакования стенок реактора; определено, что для низкокалорийных КАУ максимальный КПД газификации и выход горючих компонентов достигается при использовании чисто кислородного дутья и соотношении массовых расходов кислород : уголь (с влажностью 5 %) - 0,72-0,86 при уровне теплопотерь 1-10 % от теплоты сгорания угля.

5. Разработана методика расчета газификатора, конструкция которого основана на защите стенок от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака испаряющейся пленочной водяной завесой взамен традиционной гарнисажной футеровки. Применение пленочной завесы позволяет осуществить высокотемпературную газификацию угля с твердым шлакоудале-нием без шлакования стенок газификатора, что приводит к увеличению КПД и надежности блока газификации, а также сокращению удельного расхода кислорода.

6. Предложены, теоретически обоснованы, конструктивно проработаны, защищены патентом РФ и реализованы в опытно-промышленном масштабе новые способ и устройство для автотермической газификации угольной пыли с использованием указанного метода защиты стенок реактора. Проведены комплексные огневые испытания опытного газификатора производительностью 0,5 т угля в час в НПО "Луч" (Семипалатинск-21, ныне г. Курчатов). Результаты исследований использованы при разработке технического проекта блока газификации БГУ-100 мощностью 100 т угля в час и могут быть применены при создании газификаторов большой единичной мощности в химической промышленности и для ТЭС ПГУ с электрическим КПД выше 50 %.

7. Разработана математическая модель нестационарного тепло- и массопере-носа в слоевом газификаторе, учитывающая межфазный тепло- и массооб-мен, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование.

8. Выполнены математическое и физическое моделирование газификации угля в слоевом реакторе на воздушном дутье. Выявлен и исследован нестационарный эффект "тепловой волны", заключающийся в том, что фронт горения в слое газифицируемого угля может перемещаться как навстречу дутью ("обратная тепловая волна"), так и по ходу дутья ("прямая тепловая волна"). Направление движения зависит от соотношения тепловых потоков перед зоной окисления. Для переработки угля интересен и важен технологический режим с "обратной тепловой волной", так как зона пиролиза находится перед фронтом горения по ходу дутья, и все продукты термического разложения попадают в зону горения и окисляются. Газ в этом случае не загрязнен смолистыми продуктами пиролиза.

9. Выявлены параметры, управляющие "обратной тепловой волной", исследовано влияние подачи дутья и свойств угля на ее скорость, определены режимные условия получения в слоевом газификаторе на воздушном дутье твердого углеродсодержащего продукта - полукокса с различными физико-химическими свойствами, а именно установлено:

- скорость движения "обратной тепловой волны" зависит от максимальной температуры во фронте горения и определяется подачей дутья и свойствами угля - его калорийностью, а так же влажностью и фракционным составом, влияющими на теплопроводность слоя;

- управляя подачей дутья и размером частиц используемого угля, можно получать из КАУ полукокс с выходом летучих в диапазоне 6-25 %;

- удельный расход угля на 1 т полукокса составляет от 2,8 до 6 т/т в зависимости от режимных параметров и свойств угля;

3 2

- при удельной подаче дутья 400-450 м /м в час и фракционном составе исходного угля от 3 до 15 мм, полукокс, получаемый из угля марки Б2 с влажностью около 30 %, обладает наибольшей адсорбционной активностью (йодное число 600 мг/г и выше) и удельной поверхностью (500 м2/г и выше);

- с уменьшением подачи дутья или увеличением размеров частиц угля скорость движения "тепловой волны" и адсорбционная активность полукокса уменьшаются, а удельный выход полукокса и содержание в нем летучих веществ — возрастают;

- при увеличении подачи дутья, наряду с уменьшением адсорбционной активности, сокращается удельный выход полукокса и содержание в нем летучих веществ, а скорость движения "тепловой волны" - возрастает;

- при использовании подсушенного угля марки Б2 скорость движения "тепловой волны" и удельный выход полукокса возрастают, а адсорбционная активность продукта - уменьшается.

10. Предложен, обоснован, конструктивно проработан, защищен патентами РФ и внедрен в промышленное производство (ЗАО "Карбоника-Ф", г. Красноярск) новый безотходный технологический процесс получения горючего газа и полукокса из угля в автотермическом слоевом газификаторе с использованием эффекта "обратной тепловой волны". В данной технологии осуществлена эффективная и экологически безопасная утилизация побочных продуктов термической переработки угля в тепловую энергию.

11. Получен новый продукт - активированный уголь АБГ (ТУ 600209591- 44395), произведенный из КАУ методом одноступенчатой автотермической газификации на воздушном дутье с использованием нестационарного эффекта "обратной тепловой волны". Определены физико-химические и структурно-механические характеристики активированного угля АБГ, выполнены его технологическая и гигиеническая оценка и разработан технологический регламент на производство (TP 6-00209591-444-01). Уголь АБГ сертифицирован ЦГСЭН РФ для очистки питьевой воды и особенно перспективен для природоохранных технологий как сорбент одноразового применения, так как его стоимость ниже затрат на регенерацию. Активированный уголь АБГ используется в промышленности (РАО "Норильский никель" и др.), энергетике (РАО "ЕЭС России" и др.) и коммунальном хозяйстве. Его применяют для очистки питьевой и оборотной воды, сточных вод, возвратного конденсата ТЭЦ, а так же для селективного извлечения металлов взамен более дорогостоящих и менее эффективных сорбентов других производителей.

12. В автотермическом слоевом газификаторе получен полукокс из кузнецкого каменного угля марки Д. Он имеет высокую структурную прочность (68,176,2%) и термическую стойкость (79,7-81,3%). Характерной особенностью данного продукта является развитая пористая структура, низкий выход летучих веществ (Vdaf= 2,59-3,18 %), высокие калорийность (Qdaf= 31,8-33,43 МДж/кг), реакционная способность и удельное электрическое сопротивление, а так же незначительное содержание вредных примесей. По этим параметрам полукокс соответствует лучшим образцам углеродистых восстановителей для электротермических производств - получения ферросплавов, фосфора и карбида кальция и др.

13. Разработана концепция энерготехнологического комплекса с использованием экологически безопасной и энергоэффективной безотходной технологии комбинированного производства полукокса и горючего газа из низкосортных углей. Предлагается наращивать выпуск сортового угля, а мелкие классы угля (отсев) перерабатывать в полукокс, электрическую и тепловую энергию, производимую из горючего газа в парогазовой или коге-нерационной установке.

14. Выполненное технико-экономические расчеты показывают, что срок окупаемости такого комплекса в зависимости от места размещения и масштаба производства составляет 3,5-4,5 года. Полученные результаты исследований нашли практическое применение при разработке концепции развития ОАО "Разрез "Березовский-1" (г. Шарыпово).

Научная новизна результатов исследований, полученных автором

1. Автором впервые определены кинетические параметры (коэффициенты реакционного газообмена) реагирования бородинского бурого угля с диоксидом углерода и водяным паром в диапазоне режимных условий, используемых в промышленных аппаратах.

2. Разработана математическая модель пылеугольного газификатора с распределенными параметрами учитывающая межфазный тепло- и массопе-ренос, теплообмен со стенкой, выход летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование, рециркуляцию пылегазового потока, а так же величину теплопотерь по зонам, определяемую с учетом экспериментальных данных.

3.Впервые приведены результаты численного моделирования и экспериментальных исследований пылеугольной парокислородной газификации КАУ, на основе которых определены технологические режимы процесса и установлено следующее:

- скорость конверсии органической массы угля не лимитируется межфазным массообменом и химическим реагированием, а определяется мощностью теплового потока в зону эндотермических реакций газификатора и наиболее рациональный способ увеличения удельной производительности реактора - повышение температуры в окислительной зоне за счет снижения теплопотерь и увеличения удельного расхода кислорода;

- выход горючих компонентов зависит только от крайних уровней температур в реакторе, а самый существенный резерв увеличения КПД газификации - снижение температуры газа на выходе из газификатора ниже температуры жидкого шлакоудаления;

- для низкокалорийных КАУ максимальный КПД газификации и выход горючих компонентов достигается при использовании чисто кислородного дутья.

4. Автором предложена, конструктивно проработана и защищена патентом РФ автотермическая технология газификации угольной пыли на кислородном дутье с твердым шлакоудалением. Разработана методика расчета аппарата для ее осуществления, конструкция которого основана на защите стенок от высокотемпературных воздействий и жидкого шлака испаряющейся пленочной водяной завесой.

5. Разработана математическая модель нестационарного тепло- и массопереноса в слоевом газификаторе, учитывающая межфазный тепло- и массооб-мен, выход влаги и летучих веществ, гомогенное и гетерогенное реагирование.

6. Впервые приведены результаты математического и физического моделирования газификации угля в автотермическом слоевом реакторе, на основе которых выявлен эффект "обратной тепловой волны" в слое газифицируемого угля на воздушном дутье, определены параметры, управляющие "тепловой волной", и их влияние на основные показатели работы газификатора, а так же технологические режимы получения полукокса с заданными свойствами.

7. Автором предложена, защищена патентом РФ и реализована в промышленном масштабе автотермическая технология получения горючего газа и полукокса в слоевом газификаторе, принцип действия которого основан на использовании эффекта "обратной тепловой волны", и результаты ее промышленного освоения.

8. Впервые приведены результаты исследований потребительских свойств новых продуктов, полученных в автотермическом слоевом газификаторе, - активированного угля из КАУ и полукокса из бурых и длиннопламенных углей.

9. Автором предложена концепция экологически безопасного безотходного энерготехнологического комплекса для переработки низкосортных углей в сортовой уголь, полукокс, электрическую и тепловую энергию.

Методы исследования и обоснованность результатов диссертационной работы

В работе использован комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики термической и термохимической переработки угля, математическое моделирование и экспериментальные исследования в лабораторных и опытно-промышленных условиях, а также промышленное внедрение результатов исследований.

Численное моделирование теплофизических и физико-химических процессов газификации угля базируется на известных достижениях фундаментальных и прикладных наук, таких как теория тепло- и массообмена, физическая химия, теория горения, вычислительная математика и др. Экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проводились на базе института "КАТЭКНИИуголь", НПО "Луч" (в настоящее время на его базе создан Национальный ядерный центр Республики Казахстан, г. Курчатов) и ЗАО "Карбоника-Ф" (г. Красноярск).

Практическая полезность результатов диссертационной работы

- Кинетические параметры реагирования угля, математические модели и методики расчета пылеугольного и слоевого газификаторов использованы для проектирования опытно-промышленных и промышленных установок.

- Способ и устройство для автотермической газификации угольной пыли, основанные на использовании защиты стенок реактора испаряющейся пленочной водяной завесой, могут быть применены при создании газификаторов большой единичной мощности.

- Автотермическая технология получения горючего газа и полукокса из угля в слоевом газификаторе может быть применена для создания эффективных и экологически безопасных производств для переработки низкосортных углей в электрическую и тепловую энергию и высококалорийный полукокс (среднетемпературный кокс).

- Полученный полукокс имеет высокую реакционную способность, структурную прочность и термическую стойкость, большое электрическое сопротивление, незначительное содержание вредных примесей и летучих веществ и может быть эффективно применен как:

• восстановитель в производстве ферросплавов, карбида кальция и фосфора;

• агломерационное топливо;

• карбюризатор;

• топливо в доменном производстве для вдувания в горн доменных печей;

• полупродукт при производстве кокса и коксобрикетов;

• бездымное топливо для коммунально-бытового использования.

- Новый продукт - активированный уголь АБГ из КАУ обладает высокой адсорбционной активностью и, благодаря энергоэффективной и экологически безопасной технологии его производства, имеет низкую стоимость. Он используется в промышленности, коммунальном хозяйстве и природоохранных технологиях как сорбент одноразового применения, так как его цена ниже затрат на регенерацию.

Реализация результатов работы

Полученные результаты исследований нашли практическое применение:

- при создании опытного газификатора производительностью 0,5 т угля в час в НПО "Луч" (Семипалатинск-21, ныне г. Курчатов);

- при разработке технического проекта блока газификации БГУ-100 мощностью 100 т угля в час;

- при разработке технических условий на новый продукт - активированный уголь АБГ из канско-ачинских углей (ТУ 6-00209591-443-95) и технологического регламента его производства (TP 6-00209591-444-01);

- при создании экологически безопасного промышленного производства активированного угля АБГ и тепловой энергии - ЗАО "Карбоника-Ф" (г. Красноярск);

- при использовании на ряде предприятий (РАО "Норильский никель", РАО "ЕЭС России" и др.) активированного угля АБГ взамен более дорогостоящих и менее эффективных сорбентов других производителей;

- при разработке концепции развития ОАО "Разрез "Березовский-1" (г. Шарыпово).

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном совещании-семинаре молодых ученых и специалистов угольной промышленности по созданию в Канско-Ачинском и других бассейнах восточных районов угольных разрезов с большей в 3-4 раза производительностью и по проблемам комплексной переработки канско-ачинских углей (Красноярск, 1982 г.); Всесоюзной конференции "Современные процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов их превращения" (Иркутск, 1982 г.); V Всесоюзном совещании по химии и технологии синтетического топлива из угля (Москва, 1985 г.); Всесоюзной конференции "Современные проблемы химической технологии" (Красноярск, 1986 г.); Всесоюзной конференции "Химреактор-9" (Гродно, 1986 г.); Международной школе-семинаре по газификации и сжиганию углей (Минск, 1988 г.); Всесоюзной научно-практической конференции "Создание высокоэффективных процессов переработки и использования твердых горючих ископаемых, получение альтернативных моторных топлив и нефтехимических продуктов из угля" (Донецк, 1989 г.); Всесоюзном симпозиуме "Проблемы газификации углей" (Красноярск 1991 г.); Международной научной конференции "Химия угля на рубеже тысячелетий" (Клязьма, 2000 г.); II Международной научно-практической конференции "Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России" (Пенза, 2002 г.); Международной научно-практической конференции "Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства" (Москва, 2002 г.); Международной выставке-ярмарке по добыче, обогащению и переработке угля "Экспо-Уголь 2002" (присуждено 3 диплома в разных номинациях); Международной научно-практической конференции "Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности" (Кемерово, 2002 г.); Международной конференции "Имидж Красноярского края. Будущее региона" (Красноярск, 2003 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии освоения минеральных ресурсов" (Красноярск, 2003 г.); Международной конференции "Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология" (Москва, 2003 г.); Всесоюзной конференции "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (Красноярск, 2003 г.), а так же на совещаниях, технических советах и семинарах ряда предприятий и организаций топливно-энергетического комплекса в период с 1988 по 2003 годы.

1. Агеева, Т.В. Производство технического водорода газификацией угля / Т.В. Агеева, И.И. Черненков // Химия твердого топлива. 1993. - № 6. -С. 51-55.

2. Агроскин, А.А. Теплофизика твердого топлива / А.А. Агроскин, В.Б. Глейбман. М.: Недра, 1980. - 256 с.

3. Активные угли: Каталог / Научн.-исслед. ин-т технико-экон. исслед. в хим. и нефтеперераб. пром-сти. М.,1983. - 16 с.

4. Альтшулер, B.C. Новые процессы газификации твердого топлива /

5. B.C. Альтшулер. М.: Недра, 1976. - 279 с.

6. Аныпаков, А.С. Электроплазменный газификатор твердых бытовых и промышленных отходов / А.С. Аныпаков, A.M. Казанов, Э.К. Урбах и др. // Физика плазмы и плазменные технологии: Материалы II Межд. конф., Минск, 1997. -Т. 4. С. 630-633.

7. Асланян, Г.С. Термодинамический анализ процессов горения и газификации угля в приближении равновесия гомогенных реакций / Г.С. Асланян, П.П. Иванов, С.С. Мунвез // Химия твердого топлива. 1993. - № 6.1. C. 46-50.

8. Асланян, Г.С. Детальная численная модель турбулентного горения угольных частиц в двухмерных камерах сгорания /Г.С. Асланян, И.Л. Майков. -М., 1998. 53 с. (Препринт ИВТАН, 1998: 413).

9. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. Л.: Химия, 1979. - 176 с.

10. Бабий, В.И. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела / В.И. Бабий, Ю.Ф. Куваев. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.

11. Бабий, В.И. Газогенератор горнового типа для парогазовой установки мощностью 250 МВт / В.И. Бабий, С.Н. Сушков, Е.В. Щукин и др. // Процессы горения и газификации твердого топлива: Сб. научн. тр. ЭНИН им. Г.М. Кржижановского. М., 1983. - С. 107-113.

12. Баскаков, А.П. Нагрев и охлаждение металлов в кипящем слое / А.П. Баскаков. М.: Металлургия, 1974. - 272 с.

13. Батенин, В.М. Пилотная установка газификации угля в кипящем слое ТФР-300. Ч. I. Описание и экспериментальные возможности / В.М. Батенин, Э.Э. Шпильрайн, Ю.А. Выскубенко и др. // Теплоэнергетика. 1995. - № 7. -С. 39-45.

14. Батенин, В.М. Пилотная установка газификации угля в кипящем слое ТФР-300. Ч. II. Основные результаты экспериментов / В.М. Батенин,

15. Э.Э. Шпильрайн, Ю.А. Выскубенко и др. // Теплоэнергетика. 1995. - № 8. С. 44-50.

16. Берд, Р. Процессы переноса / Р. Берд, В. Лайтфут, Е. Стюарт. -М.: Химия, 1974.-688 с.

17. Березинец, П.А. Перспективные парогазовые установки с газификацией канско-ачинского угля для экологически чистой Березовской ГРЭС-2 / П.А. Березинец, В.И. Горин, Ю.В. Нестеров и др. // Теплоэнергетика. -1991.-№ 6.-С. 18-24.

18. Биба, В. Математическое моделирование газификации угля под давлением в стационарном слое / В. Биба, М. Мацак, Э. Клозе // Химия твердого топлива. 1977.-№ 5.-С. 75-81.

19. Блинов, В.И. О механизме горения углеродных частиц при атмосферном давлении / В.И. Блинов // Изв. ВТИ. 1934. - № 7. - С. 20-25.

20. Блинов, В.И. О скоростях сгорания углерода в результате реакции, протекающей в объеме / В.И. Блинов, П.Г. Смирнов // Тр. ВГУ, 1939. Т. XI, Вып. 1.-С. 55-58.

21. Блох, А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов / А.Г. Блох. Л.: Энерго-атомиздат, 1984. - 240 с.

22. Богатырева, М.К. Использование полукокса в схеме очистки сточных вод / М.К. Богатырева, Г.В. Луговой, В. А. Николаева и др. // Энергетик. 1979. -№ 12.-С. 10-11.

23. Бродский, С.Я. Системный анализ процессов получения синтетических жидких топлив / С.Я. Бродский, В.А. Евстафьев, В.В. Кафаров. М.: Химия, 1994.-272 с.

24. Бруер, Г.Г. Освоение опытно-промышленной установки высокотемпературного пиролиза бурых углей с применением газового и твердого теплоносителя / Г.Г. Бруер, А.К. Иванчиков, B.C. Кудрявцев и др. // Кокс и химия. -1972. -№ 11.-С. 22-28.

25. Бурдуков, А.П. Исследование динамики горения частиц малолетучих топлив на основе измерения "термометрической" и цветовой температуры / А.П. Бурдуков, В.И. Попов, В.Д. Федосенко // Физика горения и взрыва. -1999.-Т. 35, №5. -С. 27-30.

26. Бусройд, Р. Течение газа со взвешенными частицами / Р. Бусройд. М.: Мир, 1976.-384 с.

27. Быков, В.И. Диффузионно-кинетическая модель горения угольных частиц в газовом потоке / В.И. Быков, Т.И. Вишневская, Н.М. Цирульниченко // Физика горения и взрыва. 1997. - Т. 33, № 4. - С. 39-45.

28. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. М.: ГИФМЛ, 1963. - 708 с.

29. Васильев, А.П. Основы теории и расчета жидкостных расчетных двигателей / А.П. Васильев, В.М. Кудрявцев, В.А. Кузнецов. М.: Высшая школа, 1983.-703 с.

30. Викторов, М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты / М.М. Викторов. Л.: Химия, 1977. - 360 с.

31. Виленский, Т.В. Динамика горения пылевидного топлива / Т.В. Виленский, Д.М. Хзмалян. М.: Энергия, 1977. - 248 с.

32. Вишнев, В.Г. Разработка и внедрение технологии полукоксования угля в сланцеперерабатывающих агрегатах / В.Г. Вишнев, И.Л. Глезин,

33. А.Г. Боровиков // Химия твердого топлива. 1998. - № 5. - С. 67-72.

34. Войтенко, Б.И. Производство углеродистых сорбентов экологического назначения. 2. Промышленное получение и использование адсорбента на ОАО "Запорожкокс" / Б.И. Войтенко, В.Н. Рубчевский, В.М. Кагасов // Кокс и химия. 1999. - № 3. - С. 33-36.

35. Волков, Э.П. Производство углеродных сорбентов на твердотопливных ТЭС как элемент природоохранной стратегии в энергетике / Э.П. Волков,

36. A.И. Блохин, Ф.Е. Кенеман // Известия РАН. Сер. Энергетика. 1999. -№2.-С. 3-14.

37. Волков, Э.П. Математическое моделирование топочных процессов в камерных топках при сжигании пылеугольного топлива / Э.П. Волков,

38. B.Д. Горячев, И.Н. Гусев и др. // Сиб. физ.-техн. журнал. 1991. - № 5.1. C. 122-125.

39. Ворончихина, Т.С. Компьютерная модель нестационарных процессов при слоевой газификации угля / Т.С. Ворончихина, B.C. Славин, С.Р. Исламов // Сиб. физ.-техн. журнал. 1993. - № 3. - С. 85-89.

40. Вулис, JI.A. К расчету времени сгорания угольных частиц / JI.A. Вулис // Журнал технической физики. 1946. - Т. 16, № 1. - С. 89-94.

41. Вулис, JI.A. Тепловой режим горения / J1.A. Вулис. M.-JI.: Госэнергоиз-дат, 1954.-288 с.

42. Герасимов, Г.Я. Моделирование процесса пиролиза угольных частиц / Г.Я. Герасимов // Инж.-физ. журнал. 1999. - Т. 72, № 2. - С. 253-259.

43. Головин, A.M. К расчету горения пористой частицы / A.M. Головин, В.Р. Песочин // Физика горения и взрыва. 1976. - № 1. - С. 11-18.

44. Головин, Г.С. Эколого-экономические аспекты процессов переработки углей и утилизации угольных отходов / Г.С. Головин, И.П. Крапчин,

45. О.П. Кирсанова и др. // Химия твердого топлива. 1998. - № 2. - С. 21-29.

46. Головина, Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода / Е.С. Головина. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

47. Головина, Е.С. Газификация кокса углей водяным паром / Е.С. Головина, Б.Г. Арабаджиев, В.М. Кочан // Теплоэнергетика. 1995. - № 8. - С. 56-61.

48. Горбис, З.Р. Теплообмен дисперсных сквозных потоков / З.Р. Горбис. -М-J1.: Энергия, 1964. 296 с.

49. Гордеева, Л.Г. Кинетика газификации микропористого угля кислородом: фрактальный подход / Л.Г. Гордеева, С.И. Прокопьев, Л.Г. Оккель и др. // Кинетика и катализ. 1997. - Т. 38, № 6. - С. 912-920.

50. Гроо, А.А. Математическое моделирование нестационарных процессов в слоевом газификаторе / А.А. Гроо, С.Г. Степанов, B.C. Славин // Сб. тез. Девятой Всерос. научн. конф. студентов-физиков и молодых ученых. -Екатеринбург-Красноярск, 2003. С. 362-363.

51. Гурджиянц, В.М. Исследование влияния летучих веществ на горение твердых топлив: Автореф. . канд. техн. наук. — Новосибирск, 1980. -26 с.

52. Гуревич, М.А. К вопросу о роли объемного реагирования при окислении углерода / М.А. Гуревич, И.И. Палеев // Журнал техн. физики. 1953. -Т. 23, № 11.-С. 1960-1970.

53. Гуськов, В.А. Канско-Ачинский угольный бассейн: энергобезопасность, конкурентоспособность, перспективы / В.А. Гуськов, С.В. Ивкин,

54. С.Г. Степанов// Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства: Материалы Междунар. научн.-практ. конф. — М., 2002.-С. 92-99.

55. Демидов, Ю.В. Глубокая переработка основа повышения роли угля / Ю.В. Демидов // Уголь. - 1999. - № 5. - С. 19-20.

56. Демидов, Ю.В. Брикетированные малодымные и бездымные топлива из бурых углей КАТЭКа / Ю.В. Демидов, И.П. Иванов // Уголь. 1997. - № 12. -С. 54-55.

57. Деревич, И.В. Расчет газификации коксов высокозольных углей на основемодели случайно-пористых сред / И.В. Деревич, И.А. Крестова // Физика горения и взрыва. 1992. - Т. 28, № 2. - С. 58-65.

58. Дронов, Ю.А. Разработка технологии и оборудования для газификации угля и вдувания продуктов газификации в доменную печь / Ю.А. Дронов,

59. И.Г. Товаровский, Е.Г. Шадек. М., 1995. - 74 с. (Препринт ИВТАН).

60. Дубинин, A.M. Газификация ирша-бородинского угля в реакторе с кипящим слоем / A.M. Дубинин, В.А. Мунц, А.П. Баскаков и др. // Химия твердого топлива. 1983. - № 3. - С. 119-122.

61. Еремина, А.О. Адсорбционная активность продуктов термической переработки бурых углей / А.О. Еремина, Ю.Г. Головин, В.В. Головина и др. // Химия твердого топлива. 1994. - № 4-5. - С. 142-147.

62. Зельдович, Я.Б. К теории реакции на пористом или порошкообразном материалах / Я.Б. Зельдович // Журнал физической химии. 1939. - Т. 13, № 2. -С. 163-168.

63. Зобнин, Б.Ф. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Б.Ф. Зобнин, М.Д. Князев, Б.И. Китаев. М.: Металлургия, 1982. - 360 с.

64. Исаченко, В.Н., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача /

65. B.Н. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. М.: Энергоиздат, 1981. -416 с.

66. Исламов, C.P. Экономический анализ крупномасштабного производства синтез-газа из канско-ачинского угля / C.P. Исламов // Химия твердого топлива. 1991. -№ 2.- С. 59-64.

67. Исламов, С.Р. Газификация канско-ачинских углей / C.P. Исламов,

68. C.Г. Степанов // V Всесоюзн. совещание по химии и технологии твердого топлива: Доклад. М., 1988. - 11 с. (Препринт Ин-та горючих ископаемых: 639).

69. Кагасов, В.М. Производство углеродистых сорбентов экологического назначения. 1. Получение сорбентов на основе бурого угля Александрийского месторождения / В.М. Кагасов, В.Д. Глянченко, О.Г. Унтербергер // Кокс и химия. 1999. -№ 3. - С. 31-33.

70. Канторович, Б.В. Введение в теорию горения и газификации твердого топлива / Б.В. Канторович. М.: Металлургиздат, 1962. - 335 с.

71. Караваев, М.М. Технология синтетического метанола / М.М. Караваев, В.Е. Леонов, И.Г. Попов. М.: Химия, 1984. - 240 с.

72. Касаточкин, В.И. Строение и свойства природных углей / В.И. Касаточкин, Н.К. Ларина. -М.: Недра, 1985. 381 с.

73. Кафаров, В.В. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов. М.: Наука, 1976. - 500 с.

74. Каширский, В.Г. Термохимическая переработка бурых углей / В.Г. Каширский // Кокс и химия. 1991. - № 10. - С. 6-8.

75. Кинле, X. Активные угли и их промышленное применение / X. Кинле, Э. Бадер. Л.: Химия, 1984. - 216 с.

76. Клер, A.M. Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических установок синтеза метанола /

77. A.M. Клер, Э.А. Тюрина. Новосибирск: Наука, 1998. - 126 с.

78. Кнорре, Г.Ф. Теория топочных процессов / Г.Ф. Кнорре, К.М. Арефьев,

79. A.Г. Блох. М.-Л.: Энергия, 1966. - 491 с.

80. Козьмин, Г.В. Улучшение адсорбционных свойств полукокса энерготехнологической переработки канско-ачинского бурого угля / Г.В. Козьмин,

81. B.И. Можаева, С.Г. Ким и др. // Химия твердого топлива. 1981. - № 5.1. C. 98-100.

82. Колышкин, Д.А. Активные угли. Свойства и методы испытаний / Д.А. Колышкин, К.К. Михайлова. -М.: Химия, 1972. 56 с.

83. Крапчин, И.П. Экономика переработки углей / И.П. Крапчин. М.: Недра, 1989.-214 с.

84. Крапчин, И.П. Уголь сегодня, завтра: Технология, экология, экономика / И.П. Крапчин, Ю.С. Кудинов. М.: Новый век, 2001. - 215 с.

85. Краснянский, Г.Л. Перспективы использования канско-ачинских углей в условиях подъема промышленного производства в России /

86. Г.Л. Краснянский // Уголь. 2002. - № 1. - С. 52-56.

87. Кричко, А.А. Термоуголь / А.А. Кричко // Химия и переработка топлив: Сб. научн. тр. ИГИ.-М., 1976. Т. XXXI, вып. 1.-С. 3-10.

88. Кувшинов, В.Е. Новая технология комплексной химико-технологической переработки малометаморфизованных углей в процессе термолиза. Ее экологические преимущества / В.Е. Кувшинов, М.Г. Скляр, И.В. Шульга и др. //Кокс и химия. 1997.-№ 10.-С. 13-17.

89. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в переработке твердого органического сырья / Б.Н. Кузнецов, М.Л. Щипко, С.А. Кузнецова. Красноярск: Ин-т химии природн. органич. сырья, 1991. - 372 с.

90. Кулев, В.Н. К учету аномальности в реагировании углерода с газами / В.Н. Кулев // Физика горения и взрыва. 1988. - Т. 24, № 4. - С. 80-83.

91. Лавров, Н.В. Физико-химические основы горения топлива / Н.В. Лавров. -М.: Наука, 1971.-350 с.

92. Лебедев, В.В. Комплексное использование углей / В.В. Лавров, В.А. Рубан, М.Я. Шпирт. М.: Недра, 1980. - 239 с.

93. Липович, В.Г. Химия и переработка угля В.Г. Липович, Г.А. Калабин, И.В. Калечиц. М: Химия, 1988. - 336 с.

94. Мадоян, А.А. Маневренность и экологичность котлов с газификацией угля в шлаковом расплаве / А.А. Мадоян, А.К. Галкин, А.П. Берсенев и др. // Теплоэнергетика. 1999. - № 11. С. 26-30.

95. Манеев, Л.А. Тепловые эффекты процесса пиролиза углей: Автореф. . канд. техн. наук. М., 1970. - 28 с.

96. Манелис, Г.Б. Энерготехнологии сжигания на основе явления сверхадиабатических разогревов / Г.Б. Манелис, Е.В. Палианчик, В.П. Фурсов // Химия в интересах устойчивого развития. 2000. - Т. 8, № 4. - С. 537-545.

97. Манелис, Г.Б. Численное исследование газификации углерода в волне фильтрационного горения / Г.Б. Манелис, Е.А. Салганский, В.П. Фурсов // Наука производству. - 2001. - № 8. - С. 28-31.

98. Матвеев, Б.И. Газификация полукокса и очистка технологических газов в ПО "Ангарскнефтеоргсинтез" / Б.И. Матвеев, С.А. Эппель, А.В. Зайцев и др. // Химия твердого топлива. 1983. - № 3. — С. 3-8.

99. Матрос, Ю.Ш. Каталитические процессы в нестационарных условиях / Ю.Ш. Матрос. Новосибирск: Наука, 1987. - 229 с.

100. Махорин, К.Е. Получение углеродных адсорбентов в кипящем слое / К.Е. Махорин, A.M. Глухманюк. Киев: Наукова думка, 1983. - 160 с.

101. Мерц, Р.Х. Двухкамерная паровоздушная газификация ирша-бородинского угля / Р.Х. Мерц, В.Б. Боксер, В.П. Латышев и др. // Химия твердого топлива. 1993. - № 1.-С. 39-42.

102. Морозов, А.Б. Кислородно-воздушная газификация пыли березовского угля / А.Б. Морозов, С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Научно-исследовательская деятельность института "КАТЭКНИИуголь". -М.: ЦНИЭИуголь, 1991. -С. 106-112.

103. Мухин, В.М. Активные угли России / В.М. Мухин, А.В. Тарасов, В.Н. Клушин. М.: Металлургия, 2000. - 352 с.

104. Накоряков, В.Е. Экологически чистая тепловая электростанция на твердомтопливе (концептуальный подход) / В.Е. Накоряков, А.П. Бурдуков, В.В. Саломатов. Новосибирск: Ин-т теплофиз., 1990. - 138 с.

105. Нефедов, П.Я. О требованиях к качеству углеродистых восстановителей для процессов рудной электротермии / П.Я. Нефедов // Кокс и химия. -2000.-№ 8.-С. 24-32.

106. Нефедов, П.Я. Углеродистые восстановители в ферросплавном производстве. Эффективность их применения / П.Я. Нефедов // Кокс и химия. -2000.-№2.-С. 27-31.

107. Нигматулин, Р.И. Основы механики гетерогенных сред / Р.Я. Нигматуллин. -М: Наука, 1978.-336 с.

108. Носков, А.С. Математическая модель нестационарных процессов в неподвижном слое катализатора / А.С. Носков, В.И. Дробышевич, О.В. Киселев и др. // Докл. АН СССР. 1983. - Т. 269, № 5. - С. 1139-1143.

109. Олонцев, В.Ф. Некоторые тенденции в производстве и применении активных углей в мировом хозяйстве /В.Ф. Олонцев // Химическая промышленность. 2000. - № 8.-С. 7-14.

110. Оренбах, М.С. Реакционная поверхность при гетерогенном горении / М.С. Оренбах. Новосибирск: Наука, 1973. - 200 с.

111. Оренбах, М.С. Исследование причин и расчет внутреннего горения / М.С. Оренбах, А.П. Кузнецов, В.А. Злобинский // Горение твердого топлива: Материалы IV Всесоюзн. конф. Новосибирск, 1972. - Ч. 3. - С. 107123.

112. Павлов, В. Математическа модел за горене на полидисперсен поток выгле-родни частици / В. Павлов, Е. Демирева // Изв. МЕИ Ленин. 1978. - Т. 35, №7.-С. 125-132.

113. Решение о выдаче патента РФ. МКИ3 СЮ В49/04, В01 J20/20. Способ получения полукокса и углеродного адсорбента и устройство для его осуществления / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, С.Р. Исламов, А.А. Гроо (РФ). -№ 2003108264; Заявлено 26.03.03.

114. Пат. 2014882 РФ. МКИ3 В01 J26/20, С01 В31/08. Способ получения адсорбента / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, B.C. Славин (РФ). -№92004035/26; Заявлено 11.11.92; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

115. Пат. 2014883 РФ. МКИ3 В01 J26/20. Способ получения углеродного адсорбента / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов (РФ). № 93039409/26; Заявлено 16.08.93; Опубл. 30.06.94, Бюл. 12.

116. Пат. 2052492 РФ. МКИ3 СЮ J3/00/3/54. Способ получения синтез-газа и газификатор вертикального типа / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов, А.Б. Морозов и др. (РФ).-№92010862/04; Заявлено 21.12.92; Опубл. 20.01.96, Бюл. 2.

117. Решение о выдаче патента РФ. МКИ3 С01 В31/16. Способ получения сульфоугля / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, И.П. Иванов, И.Г. Судакова (РФ). № 2002131306; Заявлено 22.11.2002.

118. Передерий, М.А. Зерненые углеродные адсорбенты на основе канско-ачин-ских бурых углей / М.А. Передерий, В.А. Казаков // Жидкие, газообразные и твердые топлива из углей: Сб. научн. тр. ИГИ. М., 1983. - С. 137 - 143.

119. Передерий, М.А. Очистка сточных вод на буроугольных адсорбентах / М.А. Передерий, В.А. Казаков II Химия твердого топлива. 1994. - № 6. -С. 79-85.

120. Печуро, Н.С. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа / Н.С. Печуро, В.Д. Капкин, О.Ю. Песочин. М.: Химия, 1986. - 352 с.

121. Померанцев, Б.В. Основы практической теории горения / Б.В. Померанцев, К.И. Арефьев, Д.Б. Ахмедов. J1.: Энергоатомиздат, 1986. - 312 с.

122. Предводителев, А.С. Горение углерода / А.С. Предводителев, J1.H. Хитрин, О.А. Цуханова и др. М.: Изд-во АН СССР, 1949. - 407 с.

123. Преображенский, В.П. Теплотехнические измерения и приборы /

124. B.П. Преображенский. М.: Энергия, 1978. -704 с.

125. Прутковский, Е.Н. Повышение экологической эффективности ТЭС при поэтапном совершенствовании ПГУ с газификацией угля / Е.Н. Прутковский, Л.П. Сафонов, B.C. Варварский и др. // Теплоэнергетика. 1993. - № 9.1. C. 50-56.

126. Резняков, А.Б. Горение натурального твердого топлива / А.Б. Резняков,

127. Н.П. Басина, С.В. Бухман. Алма-Ата: Наука, 1968. - 410 с.

128. Розен, A.M. Масштабный переход в химической технологии. Разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования / A.M. Розен. М.: Химия, 1980. - 320 с.

129. Рябиченко, А.Д. Технологическое использование восстановительного газа плазмотермической газификации углей / А.Д. Рябиченко, Ю.А. Селезнев, И.А. Колышкин // Сталь. 1999. - № 5. - С. 14-16.

130. Савинов, М.М. Комбинированная установка для полукоксования и газификации бурых углей / М.М. Савинов, О.М. Савинова, В.А. Попов и др. // Уголь Украины. 1996. - № 5-6. - С. 10-11.

131. Самарский, А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. М.: Наука, 1983.-588 с.

132. Свидетельство 3028 РФ. МКИ3 6F24 Л/00. Установка для приготовления теплоносителя / С.Р. Исламов, С.Г. Степанов (РФ). № 95112717; Заявлено 21.07.95; Опубл. 16.10.96, Бюл. 10.

133. Святец, И.Е. Технологическое использование бурых углей / И.Е. Святец. -М.: Недра, 1985.-207 с.

134. Семенов, Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности / Н.Н. Семенов. М.: Изд-во АН СССР, 1958.-687 с.

135. Сийержич, М. Моделирование газификации распыленного угля в низкотемпературном плазменном вихревом потоке / М. Сиержич, В. Вуйович // Теплофизика и аэромеханика. 1994. - Т. 1, № 3. - С. 249-260.

136. Синярев, Г.Б. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов / Г.Б. Синярев, Н.А. Ватолин, Б.Г. Трусов. М.: Наука, 1982.-264 с.

137. Смирнов, А.Д. Сорбционная очистка воды / А.Д. Смирнов. Л.: Химия, 1982. - 168 с.

138. Соболев, С.Л. Двухтемпературная модель нелокального теплообмена в ре-лаксирующих системах и бегущих волнах / С.Л. Соболев, Г.Б. Манелис // Химическая физика. 1994. - Т. 13, № 5. - С. 88-96.

139. Степанов, С.Г. Газификация угля. Тенденции развития, инженерные решения, новый принцип / С.Г. Степанов // Ресурсы России. 2002. - № 4. ~1. С. 34-43.

140. Степанов, С.Г. Моделирование процессов тепломассообмена при газификации угольной пыли / С.Г. Степанов // Молодежь и научно-технический прогресс: Тез. докл. краевой конф. Красноярск, 1984. - С. 67-69.

141. Степанов, С.Г. Производство полукокса из канско-ачинских углей и использование его в цветной металлургии / С.Г. Степанов // Ресурсы России. -2002.-№2.-С. 36-42.

142. Степанов, С.Г. Промышленные технологии переработки угля: перспективы использования в Канско-Ачинском угольном бассейне / С.Г. Степанов. -Красноярск: Краснояр. гос. ун-т, 2002. 85 с.

143. Степанов, С.Г. Тенденции развития и новые инженерные решения в газификации угля / С.Г. Степанов // Уголь. 2002. - №t 11. - С. 53-57.

144. Степанов, С.Г. Энерготехнологическая переработка канско-ачинских углей / С.Г. Степанов // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: Материалы II Междунар. научн.-практ. конф. -Пенза, 2002.-С. 143-145.

145. Степанов, С.Г. Математическая модель газификации угля в слоевом реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. 1991. -№ 2.- С. 52-58.

146. Степанов, С.Г. Математическое моделирование газификации угля в прямоточном пылеугольном реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Химия твердого топлива. 1989. - № 3. - С. 87-92.

147. Степанов, С.Г. Численное моделирование процесса газификации угольной пыли / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов // Промышленная теплотехника. 1989. -Т. 11, №4.-С. 108-112.

148. Степанов, С.Г. О реакционной поверхности при реагировании натуральных твердых топлив с газами / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, В.А. Васильев;

149. Краснояр. политехи, ин-т. Красноярск, 1983. - 8 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 13.04.83, №2626уп-Д83.

150. Степанов, С.Г. Исследование процесса газификации канско-ачинских углей в слоевом газогенераторе на воздушном дутье / С.Г. Степанов,

151. С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Проблемы газификации углей: Сб. докл. Все-союзн. симп. Красноярск, 1991. - С. 25-31.

152. Степанов, С.Г. Угли КАТЭКа: проблемы и перспективы / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Пальшин и др. // Энергонадзор. 2003. - Вып. 2. -С. 41-52.

153. Степанов, С.Г. Энерготехнологическое использование канско-ачинских углей / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, М.В. Пальшин и др. // Уголь. 2003. -№ 7.-С. 43-47.

154. Степанов, С.Г. Газификация канско-ачинского угля в прямоточном пыле-угольном реакторе / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, В.А. Суслов // Химия твердого топлива. 1989. - № 3. - С. 93-98.

155. Степанов, С.Г. Среднетемпературное коксование кузнецких длиннопламен-ных углей в автотермическом слоевом газификаторе / С.Г. Степанов,

156. А.Б. Морозов, А.А. Гроо и др. // Кокс и химия. 2003. - № 8. - С. 41-44.

157. Степанов, С.Г. Энергоэффективная технология переработки канско-ачинских углей / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, А.А. Гроо // Достижения науки и техники развитию сибирских регионов: Материалы Всерос. научн.-практ. конф. - Красноярск, 2003. - С. 95-96.

158. Степанов, С.Г. Автотермическая технология получения углеродных сорбентов / С.Г. Степанов, А.Б. Морозов, С.Р. Исламов // Кокс и химия. 2003. -№7.-С. 48-55.

159. Степанов, С.Г. Новая энергосберегающая экологически чистая технология получения углеродных сорбентов в г. Красноярске / С.Г. Степанов,

160. А.Б. Морозов, С.Р. Исламов // Красноярскэнергонадзор. 2003. - Вып. 1. -С. 25-32.

161. Степанов, С.Г. Технология совмещенного производства полукокса и горючего газа из угля / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Уголь. -2002. № 6. - С. 27-29.

162. Стефаненко, В.Т. Обеспыливание выбросов в коксохимическом производстве / В.Т. Стефаненко, М.А. Зайденберг, В.Д. Олифер // Кокс и химия. -2001. -№3,- С. 69-71.

163. Страхов, В.М. Взаимосвязь реакционной способности кокса с основными показателями выплавки ферросилиция / В.М. Страхов // Кокс и химия. -1998. -№ 11-12.-С. 17-21.

164. Страхов, В.М. Технология производства полукокса из углей Колумбии в газогенераторах / В.М. Страхов, В.Г. Вишнев, И.Л. Глезин и др. // Кокс и химия. 2000. - № 2. - С. 15-23.

165. Страхов, В.М. Среднетемпературное коксование кузнецких длиннопламен-ных углей в вертикальных печах / В.М. Страхов, Г.И. Еник, О.А. Гурченко // Кокс и химия. 1997. - № 4. - С. 19-22.

166. Страхов, В.М. Получение комплексных углеродистых материалов на основе смеси неспекающихся углей / В.М. Страхов, О.Г. Унтербергер, Е.П. Волынкина и др. // Кокс и химия. 1998. - № 9. - С. 22-26.

167. Сысков, К.И. Термоокислительное коксование углей / К.И. Сысков, О.Н. Мощенков. М.: Металлургия, 1973. - 176 с.

168. Тайц, Е.М. Окускованное топливо и адсорбенты на основе бурых углей / Е.М. Тайц, И.А. Андреева, Л.И. Антонова. -М.: Недра, 1985. 160 с.

169. Тарковская, И.А. Сорбционные свойства полукоксов бурых углей при поглощении токсических примесей из газовоздушных смесей / И.А. Тарковская, С.С. Ставицкая, В.Е. Гоба и др. // Химия твердого топлива. 2001, № 3. - С. 28-37.

170. Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод / Под ред. Б.Н. Кузнецова. М.: Энергия, 1973. - 273 с.

171. Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии: Справочник / Под ред. В.М. Бабошина. М.: Металлургия, 1982. -152 с.

172. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное издание: В 4 т. / Под ред. JI.B. Гурвича. М.: Наука, 1978. - Т. 1, Кн. 2. - 328 е.; Т. 2, Кн. 1.-440 с.

173. Товаровский, И.Г. Замена природного газа в доменной плавке продуктами газификации угля / И.Г. Товаровский, В.В. Севернюк, В.П. Лялюк и др. // Металлургия и горнорудная промышленность. 1998. - № 1. - С. 8-11.

174. Тонкопий, Е.М. Численная модель гетерогенного горения в пористой среде / Е.Н. Тонкопий, Г.Б. Манелис, С.В. Куликов // Химическая физика. 1992. -Т. 11, № 12.-С. 1649-1654.

175. Уилсон, К. Л. Уголь мост в будущее / К. Л. Уилсон. -М.: Недра, 1985264 с.

176. Улановский, М.Л. Формирование заданных свойств углеродистого восстановителя для электротермических процессов (Обзор) / М.Л. Улановский, Ю.Б. Должанский, А.Н. Лихенко и др. // Кокс и химия. 2000. - № 4.1. С. 14-20.

177. Унтербергер, О.Г. Организация производства углеродистого сорбента на коксохимическом предприятии / О.Г. Унтербергер, В.Д. Глянченко, В.Н. Рубчевский и др. // Кокс и химия. 2001. - № 3. - С. 68-69.

178. Унтербергер, О.Г. Углеродистые сорбенты экологического назначения / О.Г. Унтербергер, В.Д. Глянченко, Н.В. Капустина и др. // Кокс и химия. -2001. № З.-С. 64-68.

179. Унтербергер, О.Г. Реакционная способность кокса и процесс его активациипри слоевом коксовании / О.Г. Унтербергер, В.Д. Глянченко, В.М. Страхов и др. // Кокс и химия. 1999. - № 4. - С. 14-18.

180. Установки котельные, тепломеханическое оборудование. Общие технические требования: ГОСТ P 50831-95. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 38 с.

181. Устименко, Б.П. Численное моделирование гидродинамики и горение в топочных технологических установках / Б.П. Устименко, К.Б. Джакупов,

182. B.О. Кроль. Алма-Ата: Наука, 1986. - 224 с.

183. Федосеев, С.Д. Кинетика гетерогенных реакций и проблема газификации твердого топлива / С.Д. Федосеев // Химия твердого топлива. 1978. — № 4. -С. 128-136.

184. Федосеев, С.Д. Полукоксование и газификация твердого топлива /

185. C.Д. Федосеев. М.: Гостоптехиздат, 1960. - 326 с.

186. Форсайт, Д. Машинные методы математических вычислений / Д. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. М.: Мир, 1980. - 280 с.

187. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. М.: Наука, 1967. - 492 с.

188. Хзмалян, Д.М. Теория топочных процессов / Д.М. Хзмалян. М.: Энерго-атомиздат, 1990. — 352 с.

189. Химические вещества из угля: Пер. с нем. / Под ред. И.В. Калечица М.: Химия, 1980.-616 с.

190. Хитрин, JI.H. Физика горения и взрыва / JI.H. Хитрин. М.: Изд-во МГУ, 1957.-422 с.

191. Хоффман, Е. Энерготехнологическое использование угля / Е. Хоффман. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -328 с.

192. Чернявский, Н.В. Двухстадийная газификация пылевидного угля в потоке: результаты экспериментальных исследований / Н.В. Чернявский,

193. С.Г. Дуличенко, И.В. Кульчицкий // Экотехнологии и ресурсосбережение. -1996.- №5-6. -С. 3-12.

194. Чуханов, З.Ф- Вопросы теории горения углерода кокса и пути развития техники сжигания и газификации твердых топлив / З.Ф. Чуханов // Изв. АН

195. СССР. 1953. - № 4. - С. 562-598.

196. Чуханов, З.Ф. Некоторые проблемы топлива и энергетики / З.Ф. Чуханов. -М.: Изд-во АН СССР, 1961.-479 с.

197. Чуханов, З.Ф. Основы теории термической переработки топлив /

198. З.Ф. Чуханов // Изв. АН СССР. Отделение техн. наук. 1954. - № 8. - С. 722.

199. Шиллинг, Г.-Д. Газификация угля / Г.-Д. Шиллинг, Б. Борн, У. Краус. М.: Недра, 1986.- 175 с.

200. Шилов, А.А. Модернизация Несветай ГРЭС с использованием газификации угля в шлаковом расплаве / А.А. Шилов, В.Ф. Дьяченко, Е.А. Ломоносов // Теплоэнергетика. 1999. - № 11. - С. 23-25.

201. Шишаков, Н.В. Основы производства горючих газов / Н.В. Шишаков. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948. -479 с.

202. Школлер, М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей / М.Б. Школлер. -Новокузнецк: Инженерная академия России. Кузбас. филиал, 2001. 232 с.

203. Шпильрайн, Э.Э. Газификация угля: проблемы и перспективы /

204. Э.Э. Шпильрайн // Российский химический журнал. 1994. - Т. 38, № 3. -С. 27-34.

205. Шубеко, П.З. Бездымное высокореакционное топливо / П.З. Шубеко, Г.И. Еник. М.: Наука, 1967. - 124 с.

206. Эстеркин, Р.И. Теплотехнические измерения / Р.И. Эстеркин, А.С. Иссерлин, М.И. Певзнер. М.: Энергия, 1981. - 424 с.

207. Яворский, И.А. О взаимосвязи строения и скорости горения углей и углеродных материалов / И.А. Яворский // Горение органического топлива: Материалы V Всесоюзн. конф. Новосибирск, 1985 - С. 33-44.

208. Яворский, И.А. Физико-химические основы горения твердых ископаемых топлив и графитов / И.А. Яворский. Новосибирск: Наука, 1973. - 251 с.

209. Abbas, A.S. The prediction of the particle laden gas flows / A.S. Abbas,

210. S.S. Koussa, F.C. Lockwood // Proc. Eighteenth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh, 1981.-P. 1427-1438.

211. Adanez, J. Modeling of moving-bed coal gasifiers / J. Adanez, F.G. Labiano // Industrial and Engineering Chemistry Resources. 1990. - Vol. 29, No 10. -P. 2079-2088.

212. Aderibigbe, D.A. Studies in coke reactivity. 2. Mathematical model of reaction with allowance for pore diffusion and experimental verification /

213. D.A. Aderibigbe, J. Szekely // Ironmaking and Steelmaking. 1982. - Vol. 9, No 9.-P. 32-43.

214. Amsden, A.A. A simplified MAC technique for incompressible fluid flow calculations / A.A. Amsden, P.H. Harlow // Journal of Computational Physics. -1970. Vol. 6, No 2. - P. 322-325.

215. Amundson, N.R. Char gasification in a countercurrent reactor / N.R. Amundson, L.E. Arri // AIChE Journal. 1978. - Vol. 24, No 1. - P. 87-101.

216. Anthony, D.B. Rapid devolatilization of pulverized coal / D.B. Anthony,

217. J.B. Howard, H.C. Hottel et al. // Proc. Fifteenth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh, 1974.-P. 1303-1317.

218. Arri, L.E. An analytical study of single particle char gasification / L.E. Arri, N.R. Amundson // AIChE Journal. 1978. - Vol. 24, No 1. - P. 72-87.

219. Attanasi, E.D.Coal-fired power generation. New Air Quality Regulations and future U.S. coal production / E.D. Attanasi, D.H. Root // Environmental Geo-sciences. 1999. -Vol. 6, No3.-P. 139-145.

220. Australian Char (Holdings) Pty. Ltd: Data Sheet. Victoria: Australian Char Pty. Ltd, 2000.- 10 p.

221. Backreedy, R.I. An extended coal combustion model / R.I. Backreedy, R. Habib, J.M. Jones et al. // Fuel. 1999. - Vol. 78, No 14. - P. 1745-1754.

222. Badzioch, S. Kinetics of thermal decomposition of pulverized coal particles /

223. S. Badzioch, P.G.W. Hawksley, C.W. Peters // Industrial and Engineering Chemistry. Process Design and Development. 1970. - Vol. 9, No 4. - P. 521-530.

224. Barnhart, J.S. Pulverized coal combustion and gasification in a cyclone reactor. 2. Model and comparison with experiment / J.S. Barnhart, J.I. Thomas,

225. N.M. Laurendeau // Industrial and Engineering Chemistry. Process Design and

226. Development. 1982. - Vol. 21, No 4. - P. 681-689.

227. Batchelder, H.W. Kinetics of coal gasification / H.F. Batchelder, R.M. Busche, W.P. Armstrong // Industrial and Engineering Chemistry. 1953. - Vol. 45, No 9.-P. 1856-1878.

228. Beer, J.M. Combustion technology developments in power generation. A response to environmental challenges / J.M. Beer // Progress in Energy and Combustion Science. 2000. - Vol. 26, No 4. - P. 301-327.

229. Bennett, J. Coking Coal / J. Bennett. London: Energy Publishing, 1996. -250 p.

230. Bhatia, S.K. Modeling the pore structure of coal / S.K. Bhatia // AIChE Journal. 1987.-Vol. 33, No 10.-P. 1707-1718.

231. Bhattacharya, A. Experimental and modeling studies in fixed-bed char gasification / A. Bhattacharya, L. Salam, M.P. Dudukovic, B. Joseph // Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development. 1986. - Vol. 25, No 4. - P. 988-996.

232. Blake, T.R. A numerical simulation model for entrained flow coal gasification / T.R. Blake, D.H. Brownell, G.P. Schneider // Alternative Energy Sources: Proc. Intersoc. Conf. Washington-London, 1978. - Vol. 7. - P. 2971- 3000.

233. Bodle, W.W. Coal gasification / W.W. Bodle, J. Hubler // Coal Handbook. NY: Naroel Dekkor, 1981. - P. 493-733.

234. Bongers, G.D. Pressurized steam drying of Australian low-rank coals /

235. G.D. Bongers, W.R. Jackson, F. Woskoboenko // Fuel Processing Technology. -1998.-Vol. 57, No 1.-P. 41-54.

236. Buttner, W. Eigenschaften von Einwegaktivkoks aus Niederlausitzer Braunkoh-len in der Abwassereinigung / W. Buttner, F. Newiak, K. Socher // Freiberger Forschungsgeselschaft. 1993. -Nr 829. - S. 60-69.

237. Campbell, P.E. Concept for a competitive coal fired integrated gasification combined cycle power plant / P.E. Campbell, J.T. McMullan, B.S. Williams // Fuel. -2000.-Vol. 79, No 9.-P. 1031-1040.

238. Charam, H.S. Simplified model for a countercurrent char gasifier / H.S. Caram,

239. С. Fuentes // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals. 1982. -Vol. 21,No 4. -P. 464-472.

240. Carapellucci, R. Performance of gasification combined cycle power plants integrated with methanol synthesis processes / R. Carapellucci, G. Cau, D. Cocco // Journal of Power and Energy. 2001. - Vol. 215, No 3. - P. 347-356.

241. Charam, H.S. Diffusion and reaction in a stagnant boundary layer about a carbon particle / H.S. Charam, N.R. Amundson // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals.-1977.-Vol. 16, No 2.-P. 171-181.

242. Chen, C. Use of numerical modeling in the design and scale-up of entrained flow coal gasifiers / C. Chen, M. Horio, T. Kojima // Fuel. 2001. - Vol. 80, No 10. -P.1513-1523.

243. Cho, Y.S. Heterogeneous model for moving-bed coal gasification reactors / Y.S. Cho, B. Joseph // Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development. 1981.- Vol. 20, No 2.-P. 314-318.

244. Chopey, N.P. Gasification and liquefaction alike find timely roles that keep coal-processing technology up-to-date / N.P. Chopey, J. Chowdhury, Ch. Crabb et al. // Chemical Engineering (USA). 1998. - Vol. 105, No 10. - P 35-40.

245. Coal Gasification Processes / Ed. by P. Nowacki. Park Ridge: Noyes Data Corporation, 1981.-386 p.

246. Crowe, C.T. The particle-source-in cell (PSI-CELL) model for gas-droplet flow / C.T. Crowe, M.P. Sharma, D.E. Stock // Transactions of the ASME. Journal of Fluids Engineering. 1977. - Vol. 99, No 2. - P. 325-332.

247. Dasappa, S. Gasification of char particles in packed beds: analysis and results / S. Dasappa, P.J. Paul // International Journal of Energy Resources. 2001. -Vol. 25, No 12. - P. 1053-1072.

248. Daw, C.S. Char combustion kinetics for Kentucky No 9 coal / C.S. Daw,

249. R.P. Krishnan // Fuel Science and Technology. 1986. - Vol. 5, No 2. - P. 4754.

250. Dollimore, D. The development of pore structure on oxidation of carbon and solvent extracts of coal and pitch / D. Dollimore, A. Turner // Gas Chemistry in Nuclear Reactors and Large Industrial Plants. Proc. Conf. London, 1980. - P. 164173.

251. Dry, M.E. The Fischer-Tropsh process: 1950-2000 / M.E. Dry // Catalysis Today. 2002. - Vol. 71, No 3. - P. 227-241.

252. Duncan, W. Oil: an interlude in a centure of coal / W. Duncan // Chemistry and Industry. 1981.-No 9.-P. 311-316.

253. Duong, D. On the validity of the shrinking core model in noncatalytic gas solid reaction / D. Duong // Chemical Engineering Science. 1982. - Vol. 37, No 10. -P. 1977-1981.

254. Essenhigh, R.H. Fundamental research in coal combustion. What use is it? / R.H. Essenhigh // Chemistry and Physics of Coal Utilization. AIP Conf. Proc. -NY, 1981.-P. 309-331.

255. Essenhigh, R.H. The thermal radiation theory for plane flame propagation in coal dust clouds / R.H. Essenhigh, J. Csaba // Proc. Ninth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh, 1963. - P. 111-125.

256. Esser-Smittmann, W. Einsatz von Aktivkoks in der Umwelttechnik / W. Esser-Smittmann, W. Faber, V. Lenz, K.A. Theis // Braunkohle. 1991. - Nr 5. - S. 15.

257. Fang, M. A multi-product cogeneration system using combined coal gasification and combustion / M. Fang, Z. Luo, X. Li et al.// Energy. 1998. - Vol. 23, No 3. -P. 203-212.

258. Feng, C. Practical models for isothermal diffusion and flow of gases in porous solids / C. Feng, W. Stewart // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals. 1973. - Vol. 12, No 2. - P. 143-147.

259. Field, M.A. Combustion of Pulverized Coal / M.A. Field, D.W. Gill,

260. B.B. Morgan, P.G.W. Howksley. Leatherhead: Brit. Coal Utilis. Res. Assoc., 1967.-413 p.

261. Field, M.A. Measurements of the effect of rank on combustion rates of pulverized coal / M.A. Field // Combustion and Flame. 1970. - Vol. 14, No 2.1. P. 237-248.

262. Finqueneisel, G. Cheap adsorbent. Part 1. Active cokes from lignite and improvement of their adsorptive properties by mild oxidation / G. Finqueneisel, T. Zimny, A. Albiniak et al. // Fuel. 1998. - Vol. 77, No 6. - P. 549-576.

263. Flaxman, R.J. Flow and particle heating in an entrained flow reactor / R.J. Flaxman, H. Hallett // Fuel. 1987. - Vol. 66, No 5. - P. 607-611.

264. Gavalas, G.R. A random capillary model with application to char gasification at chemistry controlled rates / G.R. Gavalas // AIChE Journal. 1980. - Vol. 26, No 4.-P. 577-585.

265. Gavalas, G.R. Model of coal pyrolysis. 1. Qualitative development /

266. G.R. Gavalas, G.P. How-Kei, J. Ravi // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals. 1981. - Vol. 20, No 2. - P. 113-122.

267. Gavalas, G.R, Ravi J., How-Kei G.P. Model of coal pyrolysis. 2. Qualitative formulation and results / G.R. Gavalas, J. Ravi, G.P. How-Kei // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals. 1981. - Vol. 20, No 2. - P. 122-132.

268. German, K. Model obliczen zgazowania pylu weglowego / K. German // Koks, smola, gaz. 1987. - Vol. 67, No 3 - P. 384-388.

269. Ghani, M.U. An improved model for fixed-bed coal combustion and gasification: sensitivity analysis and applications / M.U. Ghani, Р.Т. Radulovic, L.D. Smoot // Fuel. 1996. - Vol. 75, No 10. - P. 1213-1226.

270. Gibson, M.M. A mathematical model of combustion of solid particles in a turbulent stream with recirculation / M.M. Gibson, B.B. Morgan // Journal of the Institute of Fuel. 1970. - Vol. 43, No 359.-P. 517-523.

271. Gosman, A.D. Heat and Mass Transfer in Recirculating Flows / A.D. Gosman, W.M. Pun, A.K. Runchal. NY: Academic Press, 1969. - 338 p.

272. Hashimoto, K. Pyrolysis and gasification of coals by use of rapid heating method / K. Hashimoto, K. Miura, K. Mac, J. Tsubota // Journal of Fuel Society Japan. -1983.-Vol. 62.-P. 421-438.

273. Hashimoto, K. Appropriation of rate expression involving pore size distribution / K. Hashimoto, P.L. Silveston // AIChE Journal. 1973. - Vol. 19, No 2.1. P. 368-369.

274. Hashimoto, К. Gasification. 1. Isothermal kinetic control model for a solid with a pore size distribution / K. Hashimoto, P.L. Silveston // AIChE Journal. 1973. -Vol. 19, No 2.-P. 259-267.

275. Hashimoto, K. Gasification. 2. Extension to diffusion control / K. Hashimoto, P.L. Silveston // AIChE Journal. 1973. - Vol. 19, No 2. - P. 268-276.

276. Haynes, H.W. An improved single particle char gasification model / H.W. Haynes // AIChE Journal. 1982. - Vol. 28, No 3. - P. 517-521.

277. Hedley, A.B. Simplified mathematical model of a pulverized coal flame showing effects of recirculating on combustion rate / A.B. Hedley, W.E. Jackson // Journal of the Institute of Fuel, 1966. - Vol. 39, No 309. - P. 208-218.

278. Hobbs, M. Prediction of effluent compositions for fixed-bed coal gasifiers / M. Hobbs, P.T. Radulovic, L.D. Smoot // Fuel. 1992. - Vol. 71, No 10. -P. 1177-1194.

279. Horn, G. Combustion experiments using a pulverized coal-fired superheather / G. Horn, J. Scaba, D.J. Street // Journal of the Institute of Fuel, 1966. -Vol. 39, No 311.-P. 521-537.

280. Hottel, H.C. Radiative Transfer / H.C. Hottel, A.F. Sarofim. NY: McGraw-Hill, 1967.-520 p.

281. Hunt, V.D. Synfuels Handbook / V.D. Hunt. NY: Industrial Press, 1983. -559 p.

282. Hiittinger, K.J. Katalise der Kohlevergasung / K.J. Huttinger // Erdol and Kohle, Erdgas, Petrochemie. 1986. - Bd. 39, Nr 6. - S. 261-268.

283. Itoh, M. Relationship between pose structure of carbons and their overall reactivity in the gasification / M. Itoh, A. Demura, H. Oda, C. Yokokawa // Internal Conf. on Coal Science. Amsterdam, 1987. - P. 527-530.

284. Joshi, M.M. Integrated gasification combined cycle. A review of IGCC technology / M.M. Joshi, S. Lee // Energy Sources. -1996. Vol. 18, No 5. - P. 537568.

285. Juntgen, H. Application of catalysis to coal gasification process. Incentives and Perspectives / H. Juntgen // Fuel. 1983. - Vol. 62, No 2. - P. 234-238.

286. Kansa, E.J. A transient dust-flame model: application to coal dust flames / E.J. Kansa, H.A. Perlee // Combustion and Flame. Vol. 38, No 1. - P. 17-36.

287. Kim, M. Dynamic behavior of moving-bed coal gasifier / M. Kim, B. Joseph // Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development. 1983. - Vol. 22, No 2. - P. 212-217.

288. Kinetics of Coal Gasification: a Compilation of Research by the Late Dr. J.L. Johnson. NY: John Wiley, 1979. - 324 p.

289. Klavetter, E.A. Comparison of mass fluxes predicted by the dusty-gas and a modified dusty-gas model / E.A. Klavetter, A.I. Liapis, O.K. Grosser // Chemical Engineering Science. 1982. - Vol. 37, N 7. - P. 997-1005.

290. Klose, E. Tendenzen bei der Entwiklung und Charakterisierung von Adsorbenten aus Braunkohle / E. Klose, W. Heschel, M. Born // Freiberger Forschungsgesel-schaft. 1990. -Nr 816. - S. 7-21.

291. Knight, A.T. Reactivity of Australian Coal derived chars to carbon dioxide / A.T. Knight, G.D. Sergeant // Fuel. - 1982. - Vol. 61, No 2. - P. 145-149.

292. Knudson, C. Oxidized coal provide filter material / C. Knudson // Coal and Syn-fuels Technology. 1994. - Vol. 15, No 26. - P. 1-2.

293. Kobayashi, H. Coal devolatilization at high temperatures / H. Kobayashi,

294. J.B. Howard, A.F. Sarofim // Proc. Sixteenth Symp. (Internat.) on Combustion. -Pittsburgh: The Combustion Institute, 1976. P. 411-415.

295. Kosky, P.G. Global model of countercurrent coal gasifier / P.G. Kosky,

296. J.K. Floess // Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development. 1980. - Vol. 19, No 4. - P. 586-592.

297. Krazinski, J.L. Coal dust flames: a review and development of a model for flame propagation / J.L. Krazinski, R.O. Buckius, H. Krier // Progress in Energy and Combustion Science. 1979. - Vol. 5, No 1. - P. 31-71.

298. Lasa, H. de. Entrained coal gasifiers: modeling the particle acceleration /

299. H. de Lasa, L.K. Мок // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1981. - Vol. 59, No 6. - P. 658-661.

300. Laurendeau, N.M. Heterogeneous kinetics of coal char gasification and combustion / N.M. Laurendeau // Progress in Energy and Combustion Science. 1978. -Vol. 4, No 4.-P. 221-270

301. Leboda, R. Influence of gasification catalyzed by calcium and steam activation on the porous structure of activated carbons / R. Leboda, J. Skubiszewska-Zieba, V.I. Bogillo//Langmuir. 1997. -Vol. 13, No 5.-P. 1211-1217.

302. Lenz, V. Herdofenkoks aus Braunkohle konventionelle Einzatzgebiete und Zu-kunfitige Einsatzmoglichkeiten / V. Lenz, B. Ritter, E. Wolfrum // Erdol, Erdgas, Kohle.- 1986.-Bd. 102,Nr3.-S. 142-148.

303. Libby, P.A. Burning carbon particles in the presence of water vapor / P.A. Libby, T.R. Blake // Combustion and Flame. 1981. - Vol. 41, No 2. - P. 123-147.

304. Libby, P.A. Theoretical study of burning carbon particles / P.A. Libby, T.R. Blake // Combustion and Flame. 1979. - Vol. 36, No 2. - P. 139-169.

305. Liu, G.-S. Mathematical modeling of coal char reactivity with C02 at high pressures and temperatures / G.-S. Liu, A.G. Tate, G.W. Bryant, T.F. Wall // Fuel. -2000.-Vol. 79, No 10.-P. 1145-1154.

306. Liu, G.-S. Modelling of a pressurized entrained flow coal gasifier: the effect of reaction kinetics and char structure / G.-S. Liu, H.R. Rezaei, J.A. Lucas, D.J. et al. // Fuel. 2000. - Vol. 79, No 14. - P. 767-1779.

307. Lockwood, F.C. A prediction method for coal-fired furnaces / F.C. Lockwood, A.P. Salooja, S.A. Syed // Combustion and Flame. 1980. - Vol. 38, No 1. -P. 1-15.

308. Lyczkowski, R.W. Modeling of flow nonuniformities in fissured porous media / R.W. Lyczkowski // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1982. -Vol. 60, No 1.-P. 61-75.

309. Malherbe R. de. Synthetic Fuels from Coal / R. de Malherbe, S.J. Paswell, A.G. Mami, M.C. de Malherbe M.C. de. Dusseldorf: VDI-Verlag, 1983.220 p.

310. Martyniuk, H. Adsorbents and catalysts from brown coal for flue gas desulfuriza-tion / H. Martyniuk, J. Wieckowska // Fuel. 1995. - Vol. 74, No 11. - P. 17161718.

311. Mason, E.A. Gas transport in porous media: the dusty-gas model / E.A. Mason, A.P. Malinauskas. Amsterdam: Elsevier Science Publishers. B.V., 1983. -194 p.

312. Mastral, A.M. Application of coal conversion technology to tire processing / A.M. Mastral, R. Murillo, M.S. Callen, T. Garcia // Fuel Processing Technology. 1999. - Vol. 60, No 3. - P. 231-242.

313. McMullan, J.T. Clean coal technologies / J.T. McMullan, B.C. Williams,

314. E.P. Sloan // Journal of Power and Energy. 1997. - Vol. 211, No 1. - P. 95-107

315. Miura, K. Mild conversion of coal for producing valuable chemicals / K. Miura // Fuel Processing Technology. 2000. - Vol. 62, No 2. - P. 119-135.

316. Molina, A. Reactivity of coal gasification with stream and CO2 / A. Molina,

317. F. Mondragon//Fuel. 1998.-Vol. 77, No 15. - P. 1831-1839.

318. Motheson, T.W. Smokeless fuels, carbonized coal and the British experience with domestic appliances / T.W. Motheson. Lower Hutt, UK: CRL Energy Ltd, 2001.- 17 p.

319. Mulcahy, M.F.R. The combustion of carbon / M.F.R. Mulcahy // Oxygen in the Metal and Gaseous Fuel Industries. CSIRO, 1978. - P. 175-208.

320. Mulcahy, M.F.R. Kinetics of combustion of pulverized coal: a review of theory and experiment / M.F.R. Mulcahy, I.W. Smith / Review Pure and Application Chemistry. 1969.-Vol. 19, No 1. - P. 81-108.

321. Murch, H. How Oxygen molecules gasify carbons / H. Murch // Oxygen in the Metal and Gaseous Fuel Industries. CSIRO, 1978. - P. 133-174.

322. Neathery, J. The pioneer plant concept: co-production of electricity and added value products from coal / J. Neathery, D. Gray, D. Challman, F. Derbyshire // Fuel. 1999.-Vol. 78, No 7.-P. 815-823.

323. Neogi, P. Transport phenomena in solids with bidispersed pores / P. Neogi,

324. E. Ruckenstein // AIChE Journal. 1980. - Vol. 26, No 5. - P. 787-794.

325. Palmer, K. Electricity restructuring and regional air pollution / K. Palmer, D. Burtraw // Resource and Energy Economics. 1997. - Vol. 19, No 1. -P. 139-174.

326. Patankar, S.V. Mathematical models of fluid flow and heat transfer in furnaces: review / S.V. Patankar, D.B. Spalding // Journal of the Institute of Fuel. 1973. - Vol. 46, No 388. - P. 279-283.

327. Pian, C.C.P. Development of a high-temperature air-blown gasification system / C.C.P. Pian, K. Yoshikawa // Bioresource Technology. 2001. - Vol. 79, No 3. -P. 231-241.

328. Pulverized coal combustion and gasification: theory application for continuous flow processes / Ed. by L.D. Smoot and D.T. Pratt. NY-London: Plenum Press, 1979.-323 p.

329. Radulovic, P.T. An improved model for fixed bed coal combustion and gasification / P.T. Radulovic, M.U. Ghani, L.D. Smoot // Fuel. 1995. - Vol. 74, No 4. -P. 582-594.

330. Raghunathan, K. Unification of coal gasification data and its applications / K. Raghunathan, R.Y.K. Yang // Industrial and Engineering Chemistry Resources. 1989. - Vol. 28, No 5. - P. 518-523.

331. Rai, C. Kinetics models for pyrolysis and hydrogasification of Hanna coal / C. Rai, D.Q. Tran // Fuel. 1979. - Vol. 58, No 8. - P. 603-608.

332. Rao, T.R.T. Analysis of one-dimensional grain model / T.R.T. Rao // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1992. - Vol. 70, No 2. - P. 391-393.

333. Reich-Walber, M. Braunkohlenkoks zum Schutz der Umwelt. Neue Verfahren fur die Reinigung von Abgasen und Abwasser / M. Reich-Walber,

334. G.W. Felgener // Braunkohle. 1993. - Bd 45, Nr 11. - S. 18-20.

335. Reidelbach, H. Berechnung der Thermischen Zersetzung von Gasflammen Koh len / H. Reidelbach, J. Algermissen // Brennstoff-Warme-Kraft. 1981. -Jar. 33, №6.-S. 273-281.

336. Reyes, S. Percolation concepts in modeling of gas-solid reactions. Applicationchar gasification in the diffusion regime / S. Reyes, K.F. Jensen // Chemical Engineering Science. 1986. - Vol. 41, No 41. - P. 345-354.

337. Richter, W. A mathematical model of low-volatile pulverized fuel flame /

338. W. Richter, R. Quack // Heat Transfer in Flames. Washington, 1974. - P. 95109.

339. Salatino, P. A fractal approach to the analysis of low-temperature combustion rate of coal char. II: Model development / P. Salatino, F. Zimbardi // Carbon. -1994.-Vol. 32, No l.-P. 51-59.

340. Samaras, P. Thermal treatment of lignite for carbon molecular sieve production / P. Samaras, X. Dabou, G.P. Sakellaropoulos // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1998. - Vol. 52, No 3. - P. 717-728.

341. Schobert, H.H. Chemicals and materials from coal in the 21st century / H.H. Schobert, C. Song // Fuel. 2002. - Vol. 81, No 1. - P. 15-32.

342. Sen, S. An integrated approach to the utilization of low rank coals and biofuel / S. Sen, M. Sen, N. Moitra // Energy Sources. 1999. - Vol. 21, No 7. - P. 567572.

343. Shadman, F. An analytical model for the combustion of coal particles /

344. F. Shadman, J.C. Cavendish // The Canadian Journal of Chemical Engineering.1980. Vol. 58, No 4. - P. 470-475.

345. Simons, G.A. Enhanced char reactivity via a tailored pore structure /

346. G.A. Simons//Combustion and Flame. 1983. - Vol. 50, No 3.-P. 275-285.

347. Smith, P.J. One-dimensional model for coal combustion and gasification / P.J. Smith, L.D. Smoot // Combustion Science and Technology. 1980. -Vol. 29, No l.-P. 17-31.

348. Smith, P.J. Model for pulverized coal-fired reactors / P.J. Smith, T.J. Fletcher, L.D. Smoot // Proc. Eighteenth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh,1981.-P. 1375-1381.

349. Smoot, L.D. Coal Combustion and Gasification / L.D. Smoot. NY-London: Plenum Press, 1985. - 433 p.

350. Smoot, L.D. Controlling mechanisms in gasification of pulverized coal /

351. D. Smoot, B.W. Brown // Fuel. 1987. - Vol. 66, No 9. - P. 1249-1256.

352. Soelberg, N.R. Entrained flow gasification of coal. 1. Evaluation of mixing and reaction processes from local measurement / N.R. Soelberg, L.D. Smoot,

353. P.O. Hedman // Fuel. -1985. Vol. 64, No. 6. - P. 776-781.

354. Someus, G.E. Clean coal: preventive pretreatment solid fuel cleaning technology for 50 MW-300 MW solid fuel clean power generation / G.E. Someus // World Sustainable Energy Journal. - 2001. - Vol. 5, No 2. - P. 16-18.

355. Sprouse, K.M. Modeling pulverized coal conversion in entrained flows / K.M. Sprouse, // AIChE Journal. 1980. - Vol. 26, No 6. - P. 964-975.

356. Srinivas, B. A single particle char gasification model / B. Srinivas,

357. N.R. Amundson // AIChE Journal. 1980. - Vol. 26, No 3. - P. 487-496.

358. Srinivas, B. Intraparticle effects in char combustion / B. Srinivas,

359. N.R. Amundson // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1980. -Vol. 58, No 4.-P. 476-484.

360. Stambler, I. Improved IGCC designs cutting costs and improving efficiencies / I. Stambler // Gas Turbine World. 2001. - Vol. 31, No 5. - P. 22-26.

361. Stickler, D.B. Combustion of pulverized coal in high temperature preheated air / D.B. Stickler, F.E. Becker, S.K. Ubhayakar // AIAA Pap. 1979. - No 298. -P. 1-12.

362. Stillman, R. Simulation of a moving bed gasifier for a Western coal /

363. R. Stillman, // IBM Journal of Research and Development. 1979. - Vol. 23, No 3. - P. 240-252.

364. Swithenbank, J. Future integrated waste, energy and pollution management (WEP) systems exploit pyrotechnology / J. Swithenbank, V. Nasserzadeh,

365. A. Wasantakorn et al. // Process Safety and Environmental Protection. 2000. -Vol. 78, No 5.-P. 383-398.

366. Tang, Z. Efficient and environment friendly use of coal / Z. Tang, Y. Wang // Fuel Processing Technology. 2000. - Vol. 62, No 2. - P. 137-141.

367. The New Face of Coal. Edmonton, Canada: Luscar Ltd, 2001. - 47 p.

368. The Science and Technology of Coal and Coal Utilization / Ed by B. Cooper & W. Ellington NY: Plenum Press, 1984. - 666 p.

369. Thees, K. Neue Aufgaben Anwendungsmoglichkeiten von Braunkohlenkoks in der biologischen Abwasserreinigung / K. Thees, V. Schulz // Maschinenmarkt. -1993. Bd. 99, Nr 46. - S. 26-30.

370. Thurgood, J.R. Rate measurements in a laboratory-scale pulverized coal combus-tor / J.R. Thurgood, L.D. Smoot, P.O. Hedman // Combustion Science and Technology. 1980. - Vol. 21, No 5-6. - P. 213-223.

371. Tu, C.M. Combustion rate of carbon / C.M. Tu, H. Davis, H.C. Hottel // Industrial and Engineering Chemistry. 1934. - Vol. 26, № 7. - P. 749-757.

372. Ubhayakar, S.K. Rapid devolatilization of pulverized coal in hot combustion gases / S.K. Ubhayakar, C.V. Stickler, Jr. von Rosenberg, R.E. Gannon // Proc. Sixteenth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh, 1976. - P. 427-436.

373. Ubhayakar, S.K., Stickler D.B., Gannon R.E. Modelling of entrained-bed pulverized coal gasifiers / S.K. Ubhayakar, C.V. Stickler, R.E. Gannon // Fuel. 1977. -Vol. 56, No 3. - P. 281-291.

374. Vonderbank, R.S. CFD-Simulation der Kohleverbrennung in Grossfeuerung-sanlagen / R.S. Vonderbank // Brenstoff-Warme-Kraft. 1996. - Bdio 48, Nr 9. -S. 39-43.

375. Walker, P.L. Gas reactions of carbon / P.L. Walker, Jr.F. Rusinko, L.G. Austin // Advances of Catalysis.- 1959.-Vol. 11.-P. 135-221.

376. Wells, W.F. Particle size dependence of coal char reactivity / W.F. Wells, L.D. Smoot // Combustion and Flame. 1987. - Vol. 68, No 1. - P. 81-83.

377. Wham, R.M. Available technology for indirect conversion of coal to methanol and gasoline: a technology and economics assessment / R.M. Wham,

378. R.C. Forrester III// Alternative Energy Sources. 1983.-Vol. 6.-P. 3-18.

379. Whitaker, S. Diffusion and reaction in a micropore-macropore model of a porousmedium / S. Whitaker // Latinoam. Journal Chemical Engineering Application Chemistry.- 1983.-Vol. 13, No 2.-P. 143-183.

380. Wuntschoff, T. Versuche zur Erzeugung von Aktivkohle aus Braunkohlenpro-dukten / T. Wuntschoff, E. Klose, W. Heschel, K. Socher // Freiberger For-schungsgeselschaft. 1993. -Nr 829. - S. 106-116.

381. Xieu, D.V. Mathematical model of a one-dimensional char flame: a comparison of theory and experiment / D.V. Xieu, T. Masuda, J.G. Cogoli, R.H. Essenhigh // Proc. Eighteenth Symp. (Internat.) on Combustion. Pittsburgh, 1981.1. P. 1460-1469.

382. Yu, W.-C. Transient simulation of moving-bed coal gasifiers / W.-C. Yu, M.M. Denn, J. Wei // AIChE Journal. 1978. - Vol. 25, No 2. - P. 429-439.

383. Zuber, I. Mathematical model of combustion chambers for technical applications /1. Zuber, V. Konecny // Journal of the Institute of Fuel. 1973. - Vol. 46,1. No 388.-P. 285-294.

384. Zygourakis, K. Studies on the gasification of a single char particles /

385. K. Zygourakis, L. Arry, N.R. Amundson // Industrial and Engineering Chemistry. Fundamentals. 1982.-Vol. 21, No l.-P. 1-12.