Известны технологии газификации угля в газогенераторах и даже под землей. Газообразные продукты неполного сгорания очищаются от соединений серы и сжигаются в толках электростанций.
Из угля можно получать жидкое моторное топливо несколькими способами. Жидкое топливо добывают, например, из СО и H по методу Фишера-Тропша на железных или кобальтовых катализаторах. Таким методом получали моторное топливо в Германии во время второй мировой войны и в ЮАР, когда действовало эмбарго на ввоз нефти. Исходную смесь СО + H (так называемый синтез-газ) получают из каменного угля или природного газа. Процесс довольно хорошо разработан, но дорог Сейчас в мире действуют лишь два небольших завода по производству жидкого топлива этим методом (в Малайзии и в ЮАР), имеющие демонстрационный характер и дотирующиеся государством.
Различные фирмы ведут исследования по замене традиционных видов топлива в судовых энергетических установках. Фирма "Exxon Research" (США) исследует возможность использования альтернативных видов топлива с различными присадками (дистиллят сланцевого топлива и топливо из песчаника, дистиллят угольного топлива, нерафинированное топливо из сланца, шлам угольного топлива, метанол и уголь).
Фирмы "Termo Elektron" (США) н "Sulzer” (Швейцария) выполняют разработки по приспособлению малооборотных двигателей для работы на смеси угольного порошка и дизельного топлива, топлива из первичной смолы, полученной дистилляцией каменного угля. В Японии ведутся работы по сжиганию смеси тяжелой фракции нефти и гранулированного угольного порошка.
В США имеется трубопроводный транспорт угля крупностью до 3 мм. У потребителя этот уголь обезвоживается, сушится, измельчается и сжигается на тепловой электростанции традиционным способом (пылевидное сжигание). В Японии и Китае производится промышленное приготовление водоугольного топлива, но отсутствует трубопроводный транспорт, нет технология сжигания водоугольного топлива в котлоагрегатах большой производительности.
В России впервые в мировой практике (разработчики АО "КАТЭКНИИ- уголь" (Красноярск), (ΓΉΠΠ) "Экотехника" (Новокузнецк), НПО "Гидротрубопровод" (Москва)) создан технологический комплекс по приготовлению, транспортировке, хранению и сжиганию высококонцентрированной водоугольной суспензии — углепровод "Белово-Новосибирск" проектной мощностью 3 млн. т. угля в год. За период опытно-промышленной эксплуатации углепровода на Новосибирской ТЭЦ-5 сожжено около 350 тыс. т высококонцентрированной водоугольной суспензии.
Опытно-промышленный углепровод Белово-Новосибирск включает в себя завод по приготовлению высок окон центрированной угольной суспензии, пульпопровод протяженностью 262 км. и котельные агрегаты, приспособленные для сжигания суспензии без ее обезвоживания и сушки. В ближайшее время намечается перевод Беловской ГРЭС и ряда котельных Кемеровской области на водоугольное топливо.
В основе этой технологии лежит измельчение в водной среде исходного угля до величины частиц не более 0,7 мм с добавлением в полученную суспензию пептизатора для повышения ее устойчивости от осаждения твердой фазы во время транспортировки и хранения.
Принципиальное отличие осваиваемой в России технологии использования водоугольной суспензии от зарубежных аналогов состоит в том, что сжигание осуществляется без трудоемкого и энергоемкого процесса обезвоживания и сушки. Данная технология обеспечивает сжигание углей с высокой эффективностью при относительно низком образовании загрязняющих веществ при горении суспензии: оксидов серы - не более 0,25 г/МДж, оксидов азота - не более 0,15 г/МДж. Кроме того, сжигание водоугольного топлива происходит при более низкой температуре.
В процесс подготовки водоугольного топлива к сжиганию включаются дополнительные специальные технологические процессы (обогащение, добавки для десульфуризации и др.) для получения топлива заданного заказчиком качества.
Технология приготовления, транспортировки, хранения и сжигания высоко- концентрированной водоугольной суспензии предназначена для тепловых электростанций в крупных городах, работающих на угле, а также котельных коммунально-бытового сектора, работающих на угиях с высоким содержанием золы и серы.
Эта технология удешевляет доставку угля от места добычи до потребителя и резко снижает потери при транспортировке и складировании по сравнению с железнодорожным транспортом, разгружается железнодорожный транспорт. При, ее использовании значительно сокращаются выбросы в атмосферу вредных веществ (оксидов серы, азота и углерода), расширяется область использования угля, заменяется мазут в качестве энергоносителя в теплоэнергетике.
В значительной степени проблемы использования угля решаются при применении в качестве альтернативы углю топлива нового поколения "ЭКОВУТ" - искусственного композиционного топлива, представляющего собой дисперсную топливную систему коллоидного типа, создаваемую на основе угля любой марки, воды и добавок, задающих топливу заранее заданные свойства (патент РФ № 2144059). Эго топливо пригодно для использования в паровых и водогрейных котлах производительностью от 20 до 800 т/ч и больше.
По физико-механическим характеристикам "ЭКОВУТ" аналогичен жидкому топливу, поэтому процессы его транспортировки, хранения, топливоподачи и сжигания также аналогичны. Применение технологий производства, хранения, транспортировки и энергетического использования угля в виде водоугольного топлива позволяет резко сократить неоправданные потери угля при его транспортировке, хранении и сжигании, благодаря чему улучшается экологическая обстановка в районах его использования.
Процесс сжигания "ЭКОВУТ" во всех случаях характеризуется высокой полнотой выгорания топлива (98-99,7 %), снижением механической неполноты сгорания и практически полным отсутствием химической неполноты сгорания топлива, что позволяет существенно повысить эффективность его использована, особенно в котлах со слоевым сжиганием угля, в которых КПД котла возрастает с 50-60 % до 80-85 %.
Сжигание "ЭКОВУТ" производится ори очень малых избытках воздуха, что также способствует снижению потерь с уходящими газами и повышению КПД котла. Использование на электростанции "ЭКОВУТ" вместо угля обеспечивает снижение расхода топлива (с учётом всех перечисленных потерь) не менее чем на 10-12%.
"ЭКОВУТ" - экологически чистое топливо. Оно сгорает без выбросов с продуктами сгорания оксида углерода, вторичных углеводородов, сажи и канцерогенных веществ, сокращается образование оксидов серы на 70-85 % и оксидов азота на 80-90 %.
При сжигании водоугольного топлива летучая зола агломерируется в виде шариков правильной формы, вследствие чего выбросы твердых частиц также сокращаются на 80-90 %. Это достигается без сооружения дорогостоящих установок по очистке продуктов сгорания.
"ЭКОВУТ" производят из антрацитов, каменных и бурых углей любых марок и любой зольности (до Ао = 50 %) а из воды любого качества, включая шахтные и сточные воды.
Технология приготовления "ЭКОВУТ" включает стандартные процессы мокрого дробления и измельчения его твёрдой фазы, смешения и сгущения готового продукта, а также процессы деминерализации и реализуется на серийном оборудовании. Технология является безотходной и экологически чистой,
так как позволяет использовать промежуточные продукты углеобогащения, угольную мелочь, шламы и другие низкосортные компоненты.
"ЭКОВУТ" - это высокостабильное топливо, взрыво- и пожаробезопасное; при длительном его хранении в емкостях-хранилищах никогда не образуется плотного осадка. Удельные капиталовложения в комплекс по производству "ЭКОВУТ” не превышают $2,5-4,0 долларов В пересчёте на тонну исходного угля. При этом "ЭКОВУТ", приготовленный из товарного угля, получается на 6-10 % дороже его в пересчёте на 1 т условного топлива. При использовании для производства "ЭКОВУТ" низкосортных компонентов он будет уже значительно дешевле товарного угля.
Технология отработана на опытно-промышленных и промышленных установках в различных регионах и внедрена на ряде ТЭС России, в том числе на Иркутской ТЭЦ-11, Семипалатинской ТЭЦ-2 и др. Способ сжигания топлива "ЭКОВУТ" в кипящем слое отработан на отопительном котле HP-18 котельной в поселке Ульянино Московской области,
В Новосибирском государственном техническом университете разработана технология приготовления и сжигания жидкого композита, состоящего из смеси угля и торфа.
По этой технологии специально приготовленная суспензия угольной пыли в воде направляется в диспергатор-кавитатор, после которого смешивается с водной суспензией измельченного торфа, также предварительно обработанной в диспергаторе-кавитаторе.
