"Самрук-Энерго" и Назарбаев Университет ведут совместную исследовательскую работу

Укрощение экибастузского угля

На кампусе Назарбаев Университета, внутри совместной лаборатории «Чистых угольных технологий» господствует химия. Здесь происходят испытания технологий, результаты которых могут оказать значительное влияние на процесс угольной генерации электроэнергии в Казахстане. Ведь около 80% электричества в нашей стране вырабатываются станциями, работающими на угле.

С 2017 года научные сотрудники ЧУ «NURIS» по заказу АО «Самрук-Энерго» занимаются разработкой технологии топочных устройств котельных агрегатов для сжигания угля Экибастузского месторождения. Это твердое топливо, которое называют еще «энергетическим углем», отличается высокой зольностью и является труднообогатимым. Поэтому ученые изучают возможности использования технологии кипящего слоя (КС) и циркулирующего кипящего слоя (ЦКС)  для сжигания высокозольного угля.

С разреза «Богатырь» компания АО «Самрук-Энерго» предоставила партию угля для испытаний - топливо с зольностью от 37 до 79%. Горение устойчиво протекало в режимах кипящего слоя и циркулирующего кипящего слоя. При такой технологии мы выявили возможность сжигания трудных углей, которые даже не считаются углями. В результате, мы получаем чистую технологию, где выбросы оксидов азота составляют на уровне 200-300 миллиграмм в зависимости от зольности угля», - рассказывает научный руководитель проекта профессор Сулейменов Калкаман Айтбаевич.

И угольные технологии могут быть чистыми

Калкаман Айтбаевич является доктором технических наук и главным в cовместной лаборатории «Чистых угольных технологий». Вместе с сотрудниками и студентами из Школы инженерии и цифровых наук Назарбаев Университета, они, буквально с нуля, создали установку по сжиганию любого угля, собрали схемы подачи пара и кислорода, смонтировали сушилки, разработали газодинамические модели горения и газификации экибастузского угля и остальное необходимое оборудование для проведения опытов. Все это занимает целых три этажа лаборатории.

«Котлы технологии ЦКС, сегодня, наиболее экологически чистые. И опыты показали, что при сжигании высокозольного угля мы можем уловить до 80% серы только золой самого угля. – Показывая рукой на установку говорит Калкаман Сулейменов. - Получается, что улавливаются кальцийсодержащими элементами, которые находятся в золе. Степень улавливания золы высокозольного уровня доходит до 70%-90%, то есть мы получаем на выходе очень чистый газ».

Сплав молодости и опыта

В команде руководителя проекта Калкамана Сулейменова семь человек, из них четверо студенты Назарбаев Университета: два докторанта,  магистрант и студент программы бакалавриата. За процессом сжигания угля в установке наблюдают с помощью щита управления. Температура в кипящем слое находится в диапазоне  от  853 до  870 градусов Цельсия, а в затворе – 814 градуса. «Суть ЦКС в том, что вся топка и тракт – это реакционное пространство, в котором происходит дальнейшее выгорание углерода, с образованием и подавлением окиси серы и азота. Это пространство мы можем использовать как нам нужно», - поясняет научный руководитель проекта студенту подготовительной программы магистратуры по специальности «Химическая инженерия и технология материалов» в Школе инженерии и цифровых наук Назарбаев Университета Даулету Жакупову. Все свое свободное от учебы время Даулет проводит в совместной лаборатории «Чистых угольных технологий».  

«Участвовать в таком проекте – это колоссальный опыт. Вокруг меня такие люди работают, они учат многому, стараюсь брать знания по максимуму», - говорит Даулет Жакупов.

Даулет подходит к установке и производит сброс золы в ведро. Масса серого цвета, с красными прожилками, словно магма из вулкана, стекает в емкость. «Такой золы вы не увидите ни на одной станции», - восхищенно отмечает Даулет.

За манипуляциями молодого специалиста над задвижками котлоагрегата внимательно наблюдают старшие товарищи по цеху и энергетики с АО «Самрук-Энерго» - возможно здесь куются новые кадры для электростанций.

Когда наука на службе у производства

Проводимые исследования в университете, возможно, определят будущее угольной генерации.

По словам директора Департамента «Производственная эффективность» АО «Самрук-Энерго» Владимира Асташова, который сотрудничает по проекту с научными работниками ЧУ «NURIS», полученные опытные результаты в дальнейшем могут быть внедрены при строительстве новых угольных электростанций.

«Эта научно-исследовательская работа связана с проведением расчетов и разработкой технологической модели газодинамических процессов сжигания высокозольного экибастузского угля и отходов его обогащения в комплексной экспериментальной установке КС-ЦКС. Итогом данной работы будет разработка предложений по проектированию тепловых угольных станций с котлами КС и ЦКС»,  - отметил Владимир Асташов.

Проект по научно-исследовательским работам по теме «Разработка  технологии топочных устройств котельных агрегатов для сжигания высокозольных углей пласта №3 Экибастузского месторождения и обедненного угля/отходов обогащения угля» рассчитан на три года и завершится в 2020 году.