Ценный продукт

Теплоэнергетики Томского политехнического университета (ТПУ) спроектируют производство полукокса для кемеровской угледобывающей компании


Оригинальная технология проверена на лабораторной установке. Промышленная установка — мощностью 100 килограммов в час — сначала будет создана в «цифре»: виртуальный прототип позволит сэкономить заказчику миллионы рублей.

— Многие угольные компании задумываются, как повысить добавленную стоимость угля? Уголь как сырье дешев, как продукт — дорог, — рассказал нам Роман Табакаев, научный сотрудник Инженерной школы энергетики ТПУ.

В прошлом году этот же коллектив ТПУ разработал для кемеровского заказчика технологию изготовления угольных пеллет, используемых для твердотопливных котлов, в том числе автоматических. Был план поставлять их в Польшу.

Пеллеты — это, по сути, прессованный уголь. Они горят равномерно, не спекаются и не дают шлаковых образований, что позволяет экономить до 30% топлива.

— Они долго не могли найти того, кто разработал бы оптимальный способ сделать пеллеты из некондиционного угля. Обращались в несколько учреждений, одно, например, предложило технологию, при которой брикеты надо было сушить неделю при естественных условиях — для этого требовалось построить ангар величиной с несколько стадионов.

Нам меньше чем за год удалось сделать прочные, устойчивые к стиранию (что важно при транспортировке) и простые в производстве пеллеты. В конце 2020 года получили на них патент. Дальше кемеровчане хотят создавать научно-производственное предприятие с нашим участием. А нам дали следующий заказ — на технологию полукоксования угля с последующим проектированием мини-завода, — говорит ученый.

Если стоимость угольных пеллет на рынке — около 10 тысяч рублей за тонну, то, например, тонна полукокса стоит уже 16 тысяч. Глубже переработка — выше цена…

Полукокс получается в результате термического нагрева угля в бескислородной среде. Доцент Инженерной школы энергетики ТПУ Сергей Хаустов объясняет:

— Когда мы жарим шашлыки, под мясом иногда начинает полыхать пламя. Это горит не уголь — горят летучие газы, которые выделяются из него в процессе нагрева и взаимодействуют с кислородом. Если проводить термическую обработку без доступа кислорода, то на выходе будет углеродный остаток — практически чистый углерод.

Кокс — это то, что получилось при нагреве порядка 800-900 градусов, полукокс — порядка 500-600. Первый, соответственно, по себестоимости дороже второго. В промышленности при выплавке стали используется кокс, но, поскольку он дорогой, «разбавляют» его более дешевым полукоксом — заменить можно до 20% сырья.

Поставлять полукокс из Кемерова выгодно — не требуется больших транспортных расходов (как в случае с экспортом), потому что основные потребители — металлургические заводы — находятся в России.

Политехники разработали для кемеровчан оригинальную технологию полукоксования, которую уже проверили на экспериментальной установке мощностью несколько килограммов в час.

— Теперь наша задача — сделать промышленную установку мощностью 100 килограммов в час. Это еще не та мощность, которая им нужна, но это промежуточная стадия между реальным производством 10 тонн в час и лабораторной пробиркой.

Чтобы построить большой завод, инвестору нужно вложить сотни миллионов рублей. Обидно будет потерять их, если при масштабировании что-то пойдет не так. А если мы строим мини-завод, то финансовые риски гораздо меньше. Более того, сначала этот завод появится в «цифре», что еще больше минимизирует риски, — поясняет Роман Табакаев.

Полукокс в 16 раз дороже обычного угля. А если обдать его перегретым паром, получится продукт-сорбент — активированный уголь. Его стоимость на рынке достигает уже 60 тысяч рублей за тонну.

Сейчас завершается подготовка конструкторской документации, с которой дальше будет работать Сергей Хаустов. Который, кстати, в декабре как сотрудник компании Rubius вошел в топ-100 участников чемпионата по разработке искусственного интеллекта Russian AI Cup 2020. В течение квартала он должен создать математическую модель будущего завода на основе расчетов и уже полученных экспериментальных данных.

— Обычно между идеей и внедрением в производство присутствует такой этап, как создание прототипа. Все чаще между этапами «идея» и «прототип» появляется этап «виртуальный прототип».

Математическое моделирование — популярная практика у продвинутых производителей, например, первый «Рено-Логан» пошел в серию исключительно после виртуальных испытаний, то есть без единого предсерийного прототипа, что сэкономило на этапе проектирования почти 20 миллионов евро, — отмечает Сергей Хаустов.

Подготовил Леонид Алексеев
riatomsk.ru


иркутск 2022