Енерготехнологічна переробка твердих горючих копалин
Сьогодні значну частину ТГК використовують як джерело тепла, спалюючи їх в різних топках і установках. В умовах зростаючої потреби в сировині для хімічної, металургійної та інших галузей промисловості внаслідок зменшення запасів нафти і природного газу все більш актуальним стає комплексне використання ТГК з отриманням з них як теплової енергії, так і цінних хімічних продуктів.
Мінеральна частина ТГК також є цінною сировиною для виробництва будівельних матеріалів, добрив і інших важливих продуктів.
Міра використання тепла, тобто енергетичний ККД в більшості технологічних процесів переробки палив складає в середньому не більше 50 %, в зв'язку з витратою великої кількості тепла на нагрівання сировини, апаратури, продуктів. Міра використання тепла в енергетичних установках істотно вище і перевищує 85 %.
При комплексній переробці палива, тобто при поєднанні процесу отримання теплоносія (наприклад, водяної пари) спаленням частини палива або частини продуктів його термічної переробки з технологічними процесами, потребуючими витрат тепла (піроліз і інше) сумарний енергетичний ККД може бути підвищений при одночасному отриманні продуктів, що мають великий попит.
Метод комплексного використання ТГК шляхом комбінування технологічних процесів з енергетичними, направленими на отримання енергоносія, одержав назву енерготехнологічної переробки палива.
Розрахунки показали, що електростанції і котельні промислових підприємств в основних промислових районах країни витрачають стільки твердого палива, що з нього було б виділено біля 10 млрд. м3 газу (в перерахунку по теплоті згоряння газу) і більше за 2 млн. т легкої смоли, придатної до переробки, але для цього необхідне широке впровадження енерготехнологічних схем, при яких паливо перед спаленням зазнало б термічної переробки з отриманням смол, газів і інших цінних хімічних продуктів.
Сучасні потужні топочні пристрої для спалення дрібнозернистого палива в енерготехнології треба поєднувати з інтенсивними процесами термічної переробки. Це означає, що, по-перше, потрібно забезпечити високу продуктивність установок для попередньої термодеструкції ТГК, а, по-друге, що сировинна база повинна бути основана на використанні дрібнодисперсного палива. При цьому необхідно досягти при піролізі максимального виходу рідких продуктів високої якості, для чого розроблені нові способи термічної деструкції ТГК.
Науковою основою таких процесів є встановлені раніше закономірності утворення парагазових продуктів піролізу при різних швидкостях нагрівання палива. Збільшення цієї швидкості сприяє підвищенню виходу смол і поліпшенню їх якості -- зниженню вмісту в них високомолекулярних висококиплячих фракцій.
Для прискорення нагрівання палива необхідно здійснювати процес шляхом безпосереднього контакту палива з теплоносієм, який може бути як газоподібним, так і твердим. Перевага такого теплоносія в тому, що він легко транспортується, добре перемішується з паливом і легко нагрівається до необхідної температури. Однак при безпосередньому контакті з дрібнодисперсним паливом він виносить велику кількість пилу, який при охолоджуванні парогазової суміші попадає в смолу, що істотно знижує якість смоли і ускладнює технологію її переробки. Крім того, газ-теплоносій розбавляє газоподібні продукти термодеструкції, що приводить до зниження теплоти згоряння, а отже і цінності газу. При використанні твердого теплоносія виникають труднощі з транспортуванням і подальшим виділенням гарячого твердого залишку термодеструкції палива.
У Енергетичному інституті ім. Кржижановського розроблено декілька варіантів методу швидкісного піролізу для різних палив, який поєднує застосування обох теплоносіїв. Газовий теплоносій застосовують для нагрівання твердого теплоносія і для сушки палива, що переробляється, а власне швидкісний піроліз здійснюють твердим теплоносієм.
Найбільшою сировинною базою для енерготехнологічної переробки є буре вугілля Кансько-Ачинського басейну, для якого розроблено два способи його термічної переробки: комплекс ЕТХ-175 з комбінованим теплоносієм потужністю понад 1 млн. т вугілля на в рік (175 т/р) і установка термоконтактного коксування в киплячому шарі ТККВ-300 потужністю біля 2 млн. т вугілля на рік (300 т/г).
Високий тепловий ККД (90 %) забезпечується в ЕТХ-175 за рахунок замкненості схеми по основному циклу, що дозволяє утилізувати тепло побічних продуктів.