Materials of forums, conferences and seminars
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Open Access Экспериментальные установки лаборатории «чистые угольные технологии» Назарбаев Университет(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Сулейменов, К.А.; Каспиев, А.Г.; Исмаилов, А.Д.Наличие весьма значительных запасов угля на территории Казахстана способствовало приоритетному развитию угольной энергетики. Основным энергетическим углем для тепловых электростанций (ТЭС) страны является высокозольный Экибастузский уголь, доля которых в угольном балансе ТЭС составляет около 90%. При этом, все угольные ТЭС оснащены котлами с пылеугольным факельным сжиганием. Следует также отметить, что Экибастузский уголь является низкосортным углем. При сжигании низкосортных углей в традиционных котлах и с пылеугольным сжиганием, наблюдается ряд проблем связанных с вопросами эффективного сжигания такого топлива и необходимостью соблюдения экологических характеристик, касающихся снижения выбросов летучей золы, оксидов азота и серы из котлоагрегата в атмосферу. В связи с этим в мире идет постоянный поиск и разработка новых технологий сжигания твердого топлива позволяющих обеспечить не только эффективное сжигание углей, но и обеспечивающие необходимые экологические характеристики. Одним из перспективных направлений в решении проблем эффективного и экологически чистого процесса сжигания низкосортного угля является их сжигание в топках с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).Item Open Access Исследование эмиссии оксидов азота в циркулирующем кипящем слое при сжигании высокозольных экибастузских углей(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Сулейменов, К.А.; Жакупов, Д.М.Анализ развития энергетики Казахстана показывает, что и в обозримой перспективе, уголь по-прежнему будет играть значительную роль в электроэнергетике республики. При этом, как и прежде, ее развитие будет базироваться, большей частью, на дешевых энергетических углях. Но следует отметить, что большинство энергетических углей Казахстана открытой добычи являются низкосортными: многозольные, высоковлажные, высокосернистые, с неблагоприятной минеральной частью. Основным энергетическим углем для электроэнергетики Казахстана является высокозольный Экибастузский уголь. Следует отметить, что угольными тепловыми электростанциями (ТЭС) страны, вырабатывается более 80% всей производимой электроэнергии в Казахстане. При этом доля Экибастузского угля в угольном балансе ТЭС составляет около 90%. Длительный опыт использования низкосортных углей в традиционной топочной технике (факельные топки с пылеугольным сжиганием), как в странах СНГ, так и в мире показывает, что проблемы эффективного использования такого топлива практически решены, но решение проблем, связанных с обеспечением необходимых экологических характеристик, касающихся снижения выбросов оксидов азота и серы из котлоагрегатов, встречают определенные трудности. Для обеспечения требуемых санитарных норм по эмиссии оксидов азота и серы в атмосферу осуществляются довольно затратные мероприятия. В мире идет постоянный поиск и разработка новых технологий сжигания твердого топлива позволяющих обеспечить не только эффективное сжигание углей, но и обеспечивающие необходимые экологические характеристики.Item Open Access Исследование улавливание диоксида серы при сжигании высокозольного экибастузского угля в циркулирующем кипящем слое(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Сулейменов, К.А.; Амренов, А.Б.Угольные тепловые электростанции производят более 80% всей электроэнергии, вырабатываемые всеми электростанциями Казахстана, и являются основой электроэнергетика страны. Основным топливом казахстанских угольных ТЭС являются высокозольные Экибастузские угли, доля использования которых на угольных ТЭС составляет около 90%. Энергетический Экибастузский каменный уголь относится к низкосортному углю. Все угольные электростанции Казахстана оснащены котлами с традиционным пылеугольным (факельным) сжиганием угля. В целом можно отметить, что данная технология отвечает одному из важнейших требований, предъявляемые к топочной технике, а именно высокой эффективности сжигания твердого топлива. Но в условиях повышения требований, связанных с обеспечением защиты окружающей среды, и в частности атмосферы от вредных газовых выбросов диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NOx), возникают проблемы и сложности по достижению требуемых экологических параметров в традиционной пылеугольной технологии. Если, по оксидам азота вопросы снижения эмиссии NOx можно частично обеспечить за счет режимных мероприятий, изменения аэродинамики пылеугольных горелок и факела, то снижение эмиссии диоксида серы - SO2 за счет таких мероприятий невозможно, т.к. при температурах достигаемых при горении угля в топке котла 1200-1500оС (в зависимости от типа угля) практически 100% содержащейся в угле серы, переходит в SO2. Анализ существующих технологий сжигания показывает, что одним из перспективных направлений в решении проблемы сжигания низкосортных углей (многозольных, высоковлажных, высокосернистых, с неблагоприятной минеральной частью), включая вопросы решения экологических проблем, связанных со сжиганием органического твердого топлива, является сжигание таких углей в топках с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).Item Open Access Анализ использования топливных брикетов в энергетических целях(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Карманов, А.Е.; Приходько, Е.В.; Талипов, О.М.Поиск альтернативных источников энергии стал одной из главных проблем экономически развитых государств. Используя отходы, можно значительно экономить энергетические и сырьевые ресурсы, снижать загрязнение окружающей среды, а также создать большое количество дополнительных рабочих мест. Задача производства эффективного и экологичного топлива из возобновляемых и неиспользуемых отходов является достаточно актуальной, решая проблемы утилизации практически бесполезных, а зачастую и вредных отходов. Кроме того, потребители получат дополнительный источник эффективного топлива, в том числе и для энергетических целей.Item Open Access Технология высокоскоростного пиролиза органического сырья в установках с твердым теплоносителем по методу галотер(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Петров, М.С.; Салихов, Р.М.; Айбульдинов, Е.К.Разработана технология, позволяющая эффективно перерабатывать низкосортные горючие ископаемые - сланцы, угли, битумы, лигниты, шунгиты, твердые бытовые и промышленные отходы. Продукты переработки - нефть, газ, кокс, тепло-и электроэнергия, синтез-газ, метанол, пропилен, строительные материалы, ферросплавы, клинкер и карбиды. Экологические параметры соответствуют нормам ЕС. Данная технология может послужить основой для расширения добычи неиспользуемых месторождений.Item Open Access Анализ эффективности использования биогаза в качестве альтернативного вида топлива(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Саракешова, Н.Н.Развитие высокоэффективных энергосберегающих технологий является на сегодняшний день задачей государственной важности. Это объясняется, в основном, значительно более высокой (в 3 - 4 раза), чем в экономически развитых странах Западной Европы и Америки, энергоемкостью промышленного и сельскохозяйственного производства, значительными затратами энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве, приводящими к нерациональному расходованию невосполняемых запасов органического топлива, излишним затратам общественного труда. Принятый закон Республики Казахстан от 13 января 2012 года № 541-IV «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 15.01.2019 г.), последовавшие за ним подзаконные акты определяют основные направления деятельности научных и производственных организаций, в том числе в повышении и в развитии энергосберегающих технологий. Одним из направлений экономии невосполняемых запасов органического топлива является применение для генерации установок, работающих с использованием энергии возобновляемых источников. Генерация электроэнергии и теплоты на установках, использующих энергию возобновляемых источников, является на сегодняшний день одним из бурно развивающихся направлений развития мировой энергетики. Доля энергии, генерированной с их применением в общем энергетическом балансе, со временем непрерывно возрастает.Item Open Access Исследование казахстанских углей на возможность извлечения летучих горючих веществ(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Мергалимова, А.К.В статье представлены результаты экспериментального исследования трех видов углей на пригодность получения газообразного топлива, в достаточном объеме и с необходимой теплотой сгорания.Item Open Access Применение технологии термической обработки угля для безмазутной растопки котлов(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Мергалимова, А.К.; Булбул, ОнгарВ статье рассматриваются теоретические и практические основы исследования возможности замены растопочного мазута на газообразное топливо, выделяемое при специальной термической обработке угля, а также внедрения данного способа растопки котловых агрегатов на угольных тепловых электрических станциях. Приведены результаты экспериментального исследования трех видов углей, с целью получения необходимого газообразного топлива.Item Open Access Разработка мероприятий по безмазутной растопке котлов(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Макзумова, А.К.; Тютебаева, Г.М.В 2010 году Российской Федерацией, Республиками Беларусь и Казахстан был заключен договор о поэтапном переходе на производство более качественных бензинов. Этот договор послужил еще одним шагом на пути к защите окружающей среды. В этой связи уменьшится производство мазута, и казахстанские нефтеперерабатывающие заводы будут заинтересованы в производстве высокооктановых бензинов, остро встанет вопрос о безмазутной растопке угольных котлов. На Международной выставке ЭКСПО-2017, проходившей в г.Нур-Султан, Казахстан, Казахским национальным университетом имени аль-Фараби был представлен проект технологии безмазутной растопки котлоагрегатов ТЭС г.Алматы из любого теплового состояния с высокими значениями технико-экономических и экологических показателей. На данный момент Республика Казахстан входит в топ десять стран мира, являющихся крупнейшими производителями угля на мировом рынке. На долю Республики приходится около 3% от общемирового экспорта угля, а геологические запасы углей оцениваются в 150 млрд. тонн [1].Item Open Access Текущее состояние и проблемы алматинских ТЭЦ(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Садуакасова, Г.Б.В рамках программы «Энергия будущего» (Power the future) [1,2] при финансировании USAID были обследованы три теплоэлектроцентрали города Алматы. Результаты этой работы представлены в отчете «Оценка вариантов повышения энергоэффективности ТЭС-1, ТЭС-2 и ТЭС-3 в Алматы, Казахстан» [3], который включает 26 энергосберегающих мер по повышению энергоэффективности. В данной работе представлен анализ текущего состояния и проблем Алматинских ТЭЦ.Item Open Access Физическое моделирование и опытные испытания подземного нагрева угольного пласта(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермағамбет, Б.Т.; Мартемьянов, С.М.; Касенова, Ж.М.; Бухаркин, А.А.; Нургалиев, Н.У.В последнее время существенно растет внимание к технологиям эффективной переработки твердых ископаемых топлив – каменных и бурых углей, горючих сланцев. На роль одной из наиболее эффективных технологий переработки может претендовать подземная конверсия. Она не требует извлечения породы на поверхность, а также последующей утилизации шлака. Применение электроразрядных технологий может дать новый виток развития методов подземной конверсии. Нами ранее обнаружено, что электроразрядные процессы, такие как частичные разряды и вызываемый ими электрический триинг могут приводить к пробою некоторых видов твердых топлив при относительно невысоких напряжениях. Этот эффект может быть использован для электрического пробоя и последующего нагрева участка подземного пласта путем использования канала пробоя в качестве резистивного нагревательного элемента [1]. Для того, чтобы изучить применимость углей Казахстана для конверсии таким способом, нами были исследованы характеристики частичных разрядов и пробоя в углях, взятых с угольных разрезов Богатырь, Сарыадыр и Майкубе.Item Open Access Трансформация угля в продукты с высокой добавленной стоимости(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермагамбет, Б.Т.; Касенов, Б.К.; Касенова, Ж.М.; Нургалиев, Н.У.; Казанкапова, М.К.Уголь был и остается основным энергоносителем в Казахстане. Уголь как макромолекулярное металлорганическое соединение является новым источником энергии и новых материалов для изготовления топливных батареи и конденсаторов, ветряных мельниц, солнечных панелей, сорбентов, нанокомпозитных материалов и много других высокопрочных космических волокон для аппаратов. В настоящий период актуальной задачей для угледобывающих предприятий, становится разработка такой стратегии развития, которая позволила бы значительно повысить рентабельность производства не только добычи, но и глубокой переработки угля. Один из путей реализации такой стратегии – это трансформация добываемого сырья в товарную продукцию с высокой добавленной стоимости.Item Open Access Стабилизация и микрофакельное горение за удобообтекаемыми телами камеры сгорания ГТУ(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Катранова, Г.С.Обеспечение стабильного горения при различных избытках воздуха является одной из важных проблем камер сгорания газотурбинных установок. Стабилизация пламени обеспечивается различными способами: к ним относятся закрутка топлива в горелочном устройстве, создание рециркуляционной зоны за плохообтекаемыми телами и комбинация двух способов. Особый интерес представляет изучение стабилизации при микрофакельном горении топлива. Принцип работы микрофакельных устройств заключается в распределении факелов по сечению и объему на более мелкие. Такой принцип обеспечивает высокую степень сжигания топлива, хорошую стабилизацию при тех же средних температурах в зоне горения жаровой трубы. Устройства на базе хорошообтекамых (удобообтекаемых) тел имеют высокий потенциал в виду малых гидравлических сопротивлений [1]. В статье [2] рассматривалось влияние коэффициента избытка топлива φ (избытка воздуха α) на концентрацию оксидов азота и недожога топлива при использовании турбинных профилей с накладками. Исследование показало, что турбинные профили являются хорошими стабилизаторами с достаточно высокими показателями горения, в первую очередь низким недожогом топлива. Также было показано, что профили имеют достаточно широкий диапазон стабилизации при φ=0,2÷2,3(α=5÷0,43).Item Open Access Результаты исследований термоокислительного пиролиза длиннопламенного угля в циркулирующем кипящем слое(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Сулейменов, К.А.; Дюсеханов, Т.К.В настоящее время полукокс в основном получают с использованием слоевой технологии, обладающей рядом недостатков, таких как: образование фенольных соединений; высокая влажность получаемого полукокса (18-22%); неравномерность термообработки угля – встречается полукокс с содержанием летучих выше 5%, что нежелательно; необходимость использования фракционированного угля, например, 20-80 мм и отсев мелкодисперсного угля 0-20 мм, имеющего, существенно меньшую стоимость и незначительный по объему рынок, сбыта. Развитие новых технологий производства металлов потребовало применения в качестве восстановителей мелкодисперсного полукокса размером 0-10 мм. В связи с этим использование отсевов фракцией 0-20 мм может существенно снизить стоимость производимого кокса. Поэтому разработка новой технологии получения относительно дешевого мелкодисперсного полукокса из отсевов угля и решение ряда недостатков, присущих слоевой технологии, является актуальным.Item Open Access Технология сжигания углей со сниженным воздействием на окружающую среду(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Алияров, Б.К.; Мергалимова, А.К.В последние годы за углем закрепилось название экологически недружелюбного топлива [1]. На самом деле следует больше говорить о применяемой технологии сжигания угля, приводящей к таким показателям. В наиболее общем случае неудачной организацией процесса сжигания можно сделать любое топливо экологически менее дружелюбным к окружащей среде. В 50-е годы прошлого столетия, приход угля в сельскую местность был, по существу революционнной технологией – население было избавлено от необходимости заготавливания дров на весь отопительный период и от практически постоянного закладывания дров в печки. Этот шаг - переход на сжигание угля в те годы, возможно был более желательным и востребованным, даже относительно перехода на газовое отопление в последние годы.Появление угля «спасло» скудный лес в большинстве регионов Казахстана. В последующем развитие тепловой энергетики происходило на основе слоевого сжигания углей в топках котлов, при котором воздействие энергетических объектов на окружающую среду было относительно незначительным (выбросы летучей золы и окислов азота и серы. Более того при пробных экспериментах со сжиганием угля в слое с заданной толщиной слоя было установлено, что уровень образования окислов азота оказался близким к уровню, который традиционно наблюдается при сжигании природного газа. Однако стремительный рост единичной мощности котельных агрегатов потребовал перехода на пылевидное сжигание углей, которое оказалось достоточно универсально по требованиям к качеству сжигаемого угля.Item Open Access Технология переработки золошлаковых отходов Казахстана(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермағамбет, Б.Т.; Нургалиев, Н.У.; Касенова, Ж.М.; Урлибай, Р.К.; Болат, О.С.; Семенова, Я.А.Каждый год растет огромное количество золошлаковых отходов (ЗШО), образующихся на ТЭЦ, ГРЭС, в котельных. Текущая глобальная годовая добыча ЗШО составляет приблизительно 750 миллионов тонн [1], и в ближайшем будущем, как ожидается, это количество отходов будет расти. Данный факт является одним из серьезных экологических проблем, связанным с угрозой здоровью населения и экологической безопасности окружающей среды (ущерб для почвы, растений, атмосферы). Летучая зола может даже попасть в почву и загрязнить подземные воды тяжелыми металлами [2,3]. Из золошлаковых отходов из угля, вырабатываемых ТЭЦ, в Казахстане перерабатывается около 8 % золы (менее 1,9 млн тонн). Если использование ЗШМ останется на этом уровне, то к 2020 году объём накопленных отходов превысит более 650 млн. т, а к 2030 году – 1 млрд тонн. [4]. Цель данной работы разработка безотходной технологии переработки ЗШО с применением электрофизических методов обработки золы. Данная технология разработана в ТОО «Институт химии угля и технологии» (г.Нур-Султан), которая в корне отличается от традиционной переработки, что подтверждено охранным документом Республики Казахстан [5]. Принципиальная схема переработки золы углей по данной технологии приведена на рисунке 1, в соответствии с которой получаются следующие продукты: микросфера, техуглерод, магнитная фракция (магнетит), муллит (огнеупорный заполнитель), кремнезем (SiO2), глинозем.Item Open Access Синтез углеродных нановолокон из каменноугольной смолы методом электроспиннинга(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермагамбет, Б.Т.; Казанкапова, М.К.; Наурызбаева, А.Т.Углеродные нановолокна (УНВ), как один из наиболее важных представителей углеродных материалов, исследованы как в фундаментальных научных исследованиях и практических применениях [1]. УНВ представляют собой класс таких материалов, в которых изогнутые графеновые слои или наноконусы сложены в форме квази-одномерной нити, внутренняя структура может быть охарактеризована углом α между слоями графена и осью волокна [2]. УНВ привлекли большое внимание учёных своими потенциальными термическими, электрическими, экранирующими и механическими свойствами [3]. Благодаря их исключительным свойствам и низкой стоимости, они в настоящее время все чаще используются в различных материалах, например таких как композиты. Композиты УНВ могут применяться в качестве перспективных материалов во многих областях, таких как электрические устройства, электродные материалы для батарей и суперконденсаторов, а также в качестве датчиков.Item Open Access Содержание элементов-примесей в золошлаковых отходах угольных месторождений Казахстана(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермагамбет, Б.Т.; Нургалиев, Н.У.; Семенова, Я.А.; Урлибай, Р.К.; Болат, О.С.Казахстан занимает девятое место среди самых больших государств и на территории республики добывают 99 элементов из периодической системы Менделеева. Главным ресурсов являются горючие полезные ископаемые, а именно уголь. В последнее время угольные месторождения всё чаще стали рассматривать не только в качестве энергетического сырья, но и как источник попутных ценных элементов. Это связано с ростом потребления металлов для нужд промышленности. Также установлено, что золошлаковые отходы могут содержать высокие, иногда промышленно значимые концентрации ценных элементов. В 2017 году Казахстан занял восьмое место в мире по объему доказанных запасов угля. При этом, более 90% разведанных запасов угля сосредоточены на севере и в центральной части Казахстана. Известно 12 угольных бассейнов и около 400 обособленных месторождений и углепроявлений. В качестве изучения были выбраны наиболее крупные из разрабатываемых в настоящее время месторождений – Карагандинский, Экибастузский, Каражыра, Майкубенский и Торгайский бассейны.Item Open Access Получение адсорбентов на основе углей Казахстана на опытно-полупромышленной установке(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Ермагамбет, Б.Т.; Казанкапова, М.К.; Касенова, Ж.М.; Наурызбаева, А.Т.; Кемелова, Б.А.; Каден, А.Последние десятилетия ознаменовались всплеском научной активности по разработке и изучению углеродных материалов (УМ). Это нашло отражение в целенаправленном синтезе аллотропных форм углерода (карбинов, фуллеренов, нанотрубок, циркуленов и др.), а также в создании широкого спектра пористых материалов в ряду смешанных (переходных) форм углерода, представляющих практический интерес в качестве адсорбентов, катализаторов и носителей для катализаторов, подложки в источниках тока нового поколения (литий-ионных аккумуляторах, суперконденсаторах, ионисторах и топливных элементах) и т.д. [1-4]. В среднесрочной перспективе казахстанский рынок активированного угля будет расти не менее чем на 10-12% в год, в первую очередь ввиду ужесточения экологических норм. Ожидается, что к 2021 году объём рынка достигнет 10,7 тыс. тонн. Помимо высокой потребности для Казахстана в активированном угле в целом, экспертами отмечается факт роста потребности активированного угля высокого качества [5]. Высокое качество активированного адсорбента зависит в первую очередь от используемого сырья, а также технологий для его производства. В Казахстане, на фоне значительной импортозависимости рынка активированного адсорбента, в том числе высококачественного, возникает острая необходимость развития отечественного производства, а также внедрения на них новейших технологий переработки. Как известно, основной характеристикой адсорбционной способности материалов при адсорбции газов, пара, твердых и жидких веществ является развитость поверхности, общий объем пор, распределение пор по размерам, высокая удельная поверхность, что придает им ряд уникальных свойств. Являясь прекрасным сорбционным материалом уголь может использоваться для очистки газов, жидких сред, в т.ч. сточных вод от нефтепродуктов, фенолов и солей тяжелых металлов. Целью работы является исследование и разработка технологии процесса получения активированных углей (адсорбентов) с высокой добавленной стоимостью на основе отечественного сырья для очистки газовой фазы от кислых компонентов и сточных вод.Item Open Access Опыт реконструкции котлоагрегатов ТЭС и ТЭЦ в Украине и возможности его использования в условиях Республики Казахстан(ЧУ Nazarbayev University Research and Innovation System; АО Самрук-Энерго, 2020) Мирошниченко, Е.С.; Чернявский, Н.В,; Дунаевская, Н.И.Украина и Казахстан делят 7-8 места в мире по разведанным запасам угля. До 2013 года в Украине добывалось более 85 млн. т каменного угля и антрацита в год, а ТЭС, основу генерирующих мощностей которых составляли пылеугольные котлоагрегаты, вырабатывали более 40% электроэнергии. С другой стороны, в 70-90-е годы прошлого века, в период поставок дешевого российского газа, многие угольные котлы ТЭЦ и котельных были переведены на сжигание газа. Прекращение поставок донецкого антрацита и тощего угля, которые являются проектными для половины котлоагрегатов ТЭС и ряда ТЭЦ, снизило добычу угля на 60%, и привело к резкому удорожанию газа с необходимостью сокращения его использования в тепловой энергетике. Была предопределила необходимость снижения выбросов пыли, оксидов азота и серы до новых европейских нормативов и принятия курса на декарбонизацию тепловой энергетики. Ответы на эти вызовы требуют строительства современных высокоэффективных котлоагрегатов с оснащением системами глубокой пыле-, серо- и азотоочистки. Позже, не осталось крупных котельных заводов, в связи, с чем и с учетом обеспечения окупаемости проектов актуальной является реконструкция котлоагрегатов с максимальным использованием существующего оборудования.