Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки
Работа посвящена развитию технологий переработки опасных углеродсодержащих отходов, в первую очередь, иловых осадков станций водоочистки, с применением плазменных источников энергии. Ставилась задача расширения перспектив их использования на основе возможности коммерциализации предлагаемых технологи...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2016
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159126 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки / В.А. Жовтянский, В.Н. Орлик, С.В. Петров, М.В. Якимович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 25-42. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159126 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1591262019-09-24T01:25:54Z Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки Жовтянский, В.А. Орлик, В.Н. Петров, С.В. Якимович, М.В. Энергосберегающие технологии Работа посвящена развитию технологий переработки опасных углеродсодержащих отходов, в первую очередь, иловых осадков станций водоочистки, с применением плазменных источников энергии. Ставилась задача расширения перспектив их использования на основе возможности коммерциализации предлагаемых технологий. Роботу присвячено розвитку технологій переробки небезпечних вуглецевмісних відходів, у першу чергу, мулових осадів станцій водоочищення із застосуванням плазмових джерел енергії. Ставилася задача розширення перспектив їхнього використання на основі можливості комерціалізації запропонованих технологій. The work is dedicated to the development of technologies for processing of carbon-containing hazardous waste, in first of all — the sewage sludge of wastewater treatment plants, based on the use of plasma energy sources. The aim was to enhance prospects of their use on the basis of opportunities for commercialization of the proposed technology. 2016 Article Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки / В.А. Жовтянский, В.Н. Орлик, С.В. Петров, М.В. Якимович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 25-42. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159126 662.65:662.763:621.387.14 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Энергосберегающие технологии Энергосберегающие технологии |
| spellingShingle |
Энергосберегающие технологии Энергосберегающие технологии Жовтянский, В.А. Орлик, В.Н. Петров, С.В. Якимович, М.В. Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Работа посвящена развитию технологий переработки опасных углеродсодержащих отходов, в первую очередь, иловых осадков станций водоочистки, с применением плазменных источников энергии. Ставилась задача расширения перспектив их использования на основе возможности коммерциализации предлагаемых технологий. |
| format |
Article |
| author |
Жовтянский, В.А. Орлик, В.Н. Петров, С.В. Якимович, М.В. |
| author_facet |
Жовтянский, В.А. Орлик, В.Н. Петров, С.В. Якимович, М.В. |
| author_sort |
Жовтянский, В.А. |
| title |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки |
| title_short |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки |
| title_full |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки |
| title_fullStr |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки |
| title_full_unstemmed |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки |
| title_sort |
общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. газификация иловых осадков станций водоочистки |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Энергосберегающие технологии |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159126 |
| citation_txt |
Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 2. Газификация иловых осадков станций водоочистки / В.А. Жовтянский, В.Н. Орлик, С.В. Петров, М.В. Якимович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 25-42. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT žovtânskijva obŝieprincipypererabotkiothodovsizvlečeniemihénergetičeskogopotencialanaosnoveplazmennyhtehnologij2gazifikaciâilovyhosadkovstancijvodoočistki AT orlikvn obŝieprincipypererabotkiothodovsizvlečeniemihénergetičeskogopotencialanaosnoveplazmennyhtehnologij2gazifikaciâilovyhosadkovstancijvodoočistki AT petrovsv obŝieprincipypererabotkiothodovsizvlečeniemihénergetičeskogopotencialanaosnoveplazmennyhtehnologij2gazifikaciâilovyhosadkovstancijvodoočistki AT âkimovičmv obŝieprincipypererabotkiothodovsizvlečeniemihénergetičeskogopotencialanaosnoveplazmennyhtehnologij2gazifikaciâilovyhosadkovstancijvodoočistki |
| first_indexed |
2025-07-14T11:42:12Z |
| last_indexed |
2025-07-14T11:42:12Z |
| _version_ |
1837622449220354048 |
| fulltext |
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 25
Ýíåðãîñáåðåãàþùèå òåõíîëîãèè
ÓÄÊ 662.65:662.763:621.387.14
Æîâòÿíñêèé Â.À., ÷ë.-êîðð. ÍÀÍ Óêðàèíû, äîêò. ôèç.-ìàò. íàóê,
Îðëèê Â.Í., êàíä. òåõí. íàóê, Ïåòðîâ Ñ.Â., äîêò. òåõí. íàóê,
ßêèìîâè÷ Ì.Â.
Èíñòèòóò ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
óë. Äåãòÿðåâñêàÿ, 39, 03113 Êèåâ, Óêðàèíà, e-mail: zhovt@ukr.net
Îáùèå ïðèíöèïû ïåðåðàáîòêè îòõîäîâ
ñ èçâëå÷åíèåì èõ ýíåðãåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà
íà îñíîâå ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé.
2. Ãàçèôèêàöèÿ èëîâûõ îñàäêîâ ñòàíöèé âîäîî÷èñòêè
Ðàáîòà ïîñâÿùåíà ðàçâèòèþ òåõíîëîãèé ïåðåðàáîòêè îïàñíûõ óãëåðîäñîäåðæàùèõ îò-
õîäîâ, â ïåðâóþ î÷åðåäü, èëîâûõ îñàäêîâ ñòàíöèé âîäîî÷èñòêè, ñ ïðèìåíåíèåì ïëàç-
ìåííûõ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè. Ñòàâèëàñü çàäà÷à ðàñøèðåíèÿ ïåðñïåêòèâ èõ èñïîëüçîâà-
íèÿ íà îñíîâå âîçìîæíîñòè êîììåðöèàëèçàöèè ïðåäëàãàåìûõ òåõíîëîãèé. Â ñîîòâåòñò-
âèè ñ òåðìîäèíàìè÷åñêèì ïîäõîäîì, ïðåäëîæåííûì â ïåðâîé ÷àñòè ýòîé ðàáîòû, âû-
ïîëíåíû îöåíêè ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè òàêèõ óñòàíî-
âîê ãàçèôèêàöèè â çàâèñèìîñòè îò ìîùíîñòè èñïîëüçóåìûõ ïëàçìîòðîíîâ. Ïîêàçàíî,
÷òî â ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðîèçâîäñòâà ñèíòåç-ãàçà ðåæèìå ýíåðãåòè÷å-
ñêèå çàòðàòû íà îñóùåñòâëåíèå ïðîöåññà ãàçèôèêàöèè áëèçêè ê óðîâíþ ýíåðãèè îò ïî-
ëó÷àåìîãî ñèíòåç-ãàçà. Ýòî ñîçäàåò õîðîøèå ïðåäïîñûëêè äëÿ âûñîêîé ýíåðãåòè÷åñêîé
ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïåðåðàáîòêè ðàçëè÷íûõ îòõîäîâ áëèçêîãî ñîñòàâà â óñëîâèÿõ
ìîáèëüíûõ óñòàíîâîê, òàê êàê ïðàêòè÷åñêè èñêëþ÷àåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïðèâëå÷åíèÿ
äîïîëíèòåëüíûõ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè.  ðåæèìå äîïîëíèòåëüíîãî ââåäåíèÿ â ïðîöåññ
ãàçèôèêàöèè êèñëîðîäà çàòðàòû ñèíòåç-ãàçà íà ñîáñòâåííûå íóæäû óñòàíîâêè ñîñòàâ-
ëÿþò îêîëî 30 %. Îñòàâøàÿñÿ åãî ÷àñòü ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà ýëåê-
òðè÷åñêîé ýíåðãèè âíåøíèì ïîòðåáèòåëÿì, ÷òî áóäåò ñïîñîáñòâîâàòü êîììåðöèà-
ëèçàöèè ðàçðàáîòêè. Òàêèì îáðàçîì, â ïðåäëîæåííîì âàðèàíòå òåõíîëîãèÿ ïåðåðàáîò-
êè ñîîòâåòñòâóåò îáùåé èäåå ìíîãî÷èñëåííûõ ïóáëèêàöèé â ìèðîâîé ëèòåðàòóðå, èç-
âåñòíîé êàê Waste to Energy. Áèáë. 27, ðèñ. 6, òàáë. 5.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: àëüòåðíàòèâíûå ãàçîâûå òîïëèâà, ñèíòåç-ãàç, ïëàçìåííî-ïàðîâàÿ
ãàçèôèêàöèÿ, ïëàçìîòðîí, îïàñíûå îòõîäû, èëîâûå îñàäêè ñòàíöèé âîäîî÷èñòêè,
âèòðèôèêàöèÿ.
� Æîâòÿíñêèé Â.À., Îðëèê Â.Í., Ïåòðîâ Ñ.Â., ßêèìîâè÷ Ì.Â., 2016
1. Ðàçâèòèå òåõíîëîãèé ïåðåðàáîòêè
îïàñíûõ îòõîäîâ ñ ïðèìåíåíèåì
ïëàçìåííî-ïàðîâîé ãàçèôèêàöèè
Ðàíåå íàìè áûëà ïðåäñòàâëåíà óñòàíîâêà
äëÿ ïåðåðàáîòêè ìåäèöèíñêèõ îòõîäîâ ïðîèçâî-
äèòåëüíîñòüþ 50 êã/÷ [1]. Ïðåäâàðèòåëüíûé
îïûò åå ýêñïëóàòàöèè äîêàçàë ïðàâèëüíîñòü
ïðåäóñìîòðåííûõ â íåé îñíîâíûõ òåõíè÷åñêèõ
ðåøåíèé è ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïëàçìåííîãî îáî-
ðóäîâàíèÿ. Îäíàêî îí âûÿâèë òàêæå îïðåäå-
ëåííûå íåäîñòàòêè îòäåëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ
ðåøåíèé, òðåáóþùèõ ïåðåñìîòðà. Â ïåðâóþ
î÷åðåäü ýòî êàñàåòñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîé òåï-
ëîèçîëÿöèè ðåàêöèîííîãî îáúåìà óñòàíîâêè.
Ðàçâèòèå ýòîé ïðîáëåìû, êàê è ïåðåõîä íà
îáîðóäîâàíèå ñî çíà÷èòåëüíî áîëüøåé ïðîèçâî-
äèòåëüíîñòüþ, íàøëè ñâîå ðåøåíèå â ðàìêàõ
ãîñóäàðñòâåííîãî çàêàçà íà âûïîëíåíèå ïîäîá-
íîé ðàçðàáîòêè ñî ñòîðîíû Ìèíèñòåðñòâà îáðà-
çîâàíèÿ è íàóêè Óêðàèíû [2]. Â íàñòîÿùåå âðå-
ìÿ ðàáîòû ïðîâîäÿòñÿ íà ñòàäèè ñîçäàíèÿ áîëåå
êðóïíîãî ðåàêòîðà ñ óñîâåðøåíñòâîâàííîé ñèñ-
òåìîé òåïëîèçîëÿöèè. Ôàêòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå
ýòîãî ðåàêòîðà â ïðîöåññå ìîíòàæà ïðåäñòàâëå-
íî íà ðèñ.1.
 ïðåäëàãàåìîì âàðèàíòå äëÿ ïîääåðæàíèÿ
ïðîöåññà ïåðåðàáîòêè îòõîäîâ áóäóò ñî÷åòàòüñÿ
êàê ýíåðãèÿ ýëåêòðîäóãîâîãî ãåíåðàòîðà ïëàçìû,
òàê è òåïëîâàÿ ýíåðãèÿ, ïîëó÷àåìàÿ â ðåçóëüòàòå
÷àñòè÷íîãî ñæèãàíèÿ ýòîãî ñûðüÿ â êèñëîðîäå.
Ïðè ýòîì ó÷òåíû ðåçóëüòàòû è ïîäõîäû, ïðåä-
ëîæåííûå â ïåðâîé ÷àñòè ýòîãî öèêëà ðàáîò [3].
Âêëþ÷åíèå â ñîñòàâ óñòàíîâêè ýëåêòðîäóãîâîãî
ãåíåðàòîðà ïàðîâîäÿíîé ïëàçìû ïîçâîëèò ïîëó-
÷àòü ïðîäóêòû ãàçèôèêàöèè ìàêñèìàëüíîãî êà-
÷åñòâà, îáåñïå÷èâàòü âèòðèôèêàöèþ çîëüíûõ îñ-
òàòêîâ ïðîäóêòîâ ïåðåðàáîòêè, íàäåæíî êîíòðî-
ëèðîâàòü ïðîöåññ ãàçèôèêàöèè íåçàâèñèìî îò
êà÷åñòâà ñûðüÿ, à òàêæå ìàêñèìàëüíî óïðîñòèò
íà÷àëüíûé çàïóñê óñòàíîâêè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, â
÷àñòíîñòè, èñïîëüçîâàíèå ýòîãî ðåàêòîðà äëÿ ïå-
ðåðàáîòêè äîííûõ èëîâ ñòàíöèé î÷èñòêè ñòî÷-
íûõ âîä. Âîò ïî÷åìó â íàñòîÿùåé ðàáîòå îòäåëü-
íî ðàññìîòðåíû òàêæå îñîáåííîñòè ýòîãî âèäà
îòõîäîâ è ïðåäâàðèòåëüíûå ëàáîðàòîðíûå ðå-
çóëüòàòû èõ ãàçèôèêàöèè.
2. Âîäîèëîâàÿ ñìåñü è äîííûå èëû.
Îáðàçîâàíèå, ñîñòàâ è ðåçóëüòàòû
èññëåäîâàíèé ïðîöåññîâ èõ ãàçèôèêàöèè
Ñèòóàöèÿ âîêðóã íàêîïëåíèÿ äîííûõ èëîâ
ñòàíöèé î÷èñòêè ñòî÷íûõ âîä ìíîãèõ ãîðîäîâ
îòíîñèòñÿ ê ÷èñëó êðè÷àùèõ «îòëîæåííûõ»
ýêîëîãè÷åñêèõ ïðîáëåì Óêðàèíû. Íàïðèìåð,
êàê óæå àêöåíòèðîâàëîñü â [3], ïî ïîêàçàòåëþ
äîííîãî èëà òîëüêî Áîðòíè÷åñêîé ñòàíöèè àýðà-
öèè ã. Êèåâà çäåñü íàêîïëåíî îðèåíòèðîâî÷íî
9 ìëí ò ýòîãî ñûðüÿ. Ñîñòîÿíèå åå ñîîðóæåíèé
äàâíî óæå ñîçäàåò çíà÷èòåëüíóþ ýêîëîãè÷åñêóþ
óãðîçó äëÿ îêðóæàþùåé ñðåäû. Òðàäèöèîííûå
ìåòîäû ïåðåðàáîòêè ñòî÷íûõ êàíàëèçàöèîííûõ
âîä ïðèâîäÿò ê îáðàçîâàíèþ çíà÷èòåëüíîãî êî-
ëè÷åñòâà òâåðäûõ îòõîäîâ, êîòîðûå îòêëàäûâà-
þò íà èëîâûõ ïîëÿõ. Îñàäîê è èçáûòî÷íûé àê-
òèâíûé èë (îñîáàÿ ñìåñü ìèêðîîðãàíèçìîâ è çà-
ãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ, êîòîðûå ïîñòóïàþò â àý-
ðîòåíê î÷èñòíûõ ñîîðóæåíèé âìåñòå ñî ñòî÷íû-
ìè âîäàìè), âûïàäàþùèå èç îáùåãî êîëè÷åñòâà
åæåäíåâíî ïîñòóïàþùèõ íà î÷èñòêó êàíàëèçà-
öèîííûõ ñòîêîâ â îáúåìå ñâûøå 9 òûñ. ò, îò-
ïðàâëÿþò íà èëîâûå ïîëÿ, ñóììàðíàÿ ïëîùàäü
êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò 272 ãà. Îíè çàïîëíåíû â
3 ðàçà áîëüøå äîïóñòèìîé íîðìû; ïðîáëåìà èõ
ñîäåðæàíèÿ ðåøàåòñÿ ïîñòåïåííûì íàðàùèâà-
íèåì îãðàíè÷èâàþùèõ äàìá. Âûñîòà ïîñëåäíèõ
â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñîñòàâëÿåò ïî÷òè 10 ì. Î÷å-
âèäåí î÷åíü âûñîêèé ðèñê äëÿ îêðóæàþùåé
ñðåäû, âêëþ÷àÿ çàãðÿçíåíèå îñíîâíîé âîäíîé
àðòåðèè Óêðàèíû — ðåêè Äíåïð, â ñëó÷àå ïðî-
ðûâà ýòèõ äàìá.
Âñåñòîðîííåå èññëåäîâàíèå õèìè÷åñêîãî ñî-
ñòàâà è óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ òÿæåëûìè ìåòàëëà-
ìè è ðàäèîíóêëèäàìè îñàäêîâ ñòî÷íûõ âîä î÷è-
ñòíûõ ñîîðóæåíèé Êèåâà è äðóãèõ ãîðîäîâ âû-
ïîëíåíî â ðàáîòå [4]. Ê íàèáîëåå îïàñíûì èõ
êîìïîíåíòàì, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ñëåäóåò îòíåñòè
òÿæåëûå ìåòàëëû.  ñòî÷íûõ âîäàõ ïðîìûøëåí-
íûõ öåíòðîâ îïðåäåëÿåòñÿ äî 20 ìåòàëëîâ, ïðè
ýòîì ñîäåðæàíèå ñâèíöà, õðîìà, ìûøüÿêà, êàä-
ìèÿ è äð. íåðåäêî ïðåâûøàåò ïðåäåëüíî äîïóñ-
òèìûå êîíöåíòðàöèè. Ñ íà÷àëà ñêëàäèðîâàíèÿ
(â 1973 ã.) èëîâ Áîðòíè÷åñêîé ñòàíöèè àýðàöèè
ñîäåðæàíèå öèíêà âûðîñëî â 2400 ðàç, õðîìà —
â 3500, ìàðãàíöà — â 4000, ñâèíöà — â 7000.
26 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Ðèñ.1. Êîðïóñ áàçîâîãî ìîäóëÿ ðåàêòîðà äëÿ ïëàçìåííî-ïà-
ðîâîé ïåðåðàáîòêè îòõîäîâ ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ íå ìåíåå
200 êã/÷ â ñòàäèè åãî ìîíòàæà.
Ïîÿâèëèñü íîâûå, ðàíåå íå îáíàðóæåííûå, òîê-
ñè÷íûå ìåòàëëû â çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ.
Äàííûå èññëåäîâàíèÿ ïîäòâåðæäàþò âûñîêóþ
çàãðÿçíåííîñòü ïî÷â òÿæåëûìè ìåòàëëàìè.
Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ îñàäêîâ ñòî÷íûõ âîä ñâè-
äåòåëüñòâóåò, ÷òî îíè èìåþò âûñîêîå ñîäåðæàíèå
óãëåðîäà. Ñûðûå îñàäêè ñòî÷íûõ âîä èìåþò ñëå-
äóþùèé ñîñòàâ, % ìàññû ñóõîãî âåùåñòâà: Ñ —
35,4–87,8; Í — 4,5–8,7; S — 0,2–2,7; N — 1,8–
8,0; Î — 7,6–35,4. Ñóõîå âåùåñòâî àêòèâíîãî
èëà ñîäåðæèò, %: Ñ — 44,0–75,8; Í — 5,0–8,2;
S — 0,9–2,7; N — 3,3–9,8; Î — 12,5–43,2.
Îñàäêè èìåþò ñëàáîêèñëóþ è íåéòðàëüíóþ ðåàê-
öèþ è çàìåòíîå êîëè÷åñòâî îáùåãî îðãàíè÷åñêî-
ãî âåùåñòâà, êîòîðîå ïî÷òè íà 50 % ñîñòîèò èç
ãóìóñîïîäîáíûõ ôîðì. Ýòî äàåò îñíîâàíèÿ ñ÷è-
òàòü öåëåñîîáðàçíîé èõ ãàçèôèêàöèþ ïëàçìåí-
íûìè ìåòîäàìè, èìåÿ â âèäó, ÷òî òÿæåëûå ìå-
òàëëû áóäóò âèòðèôèöèðîâàíû â ñîñòàâå çîëü-
íîãî îñòàòêà [3]. Ýòè îñàäêè óäîáíû äëÿ ïåðå-
ðàáîòêè, ïîñêîëüêó ïðåäóñìàòðèâàþò âîçìîæ-
íîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ óñòàíîâîê â
òåõíîëîãè÷åñêè îäíîðîäíûõ óñëîâèÿõ.
Ïðåäâàðèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà ãà-
çèôèêàöèè ïðîâåäåíû íà ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâ-
êå ñ èñïîëüçîâàíèåì ïàðîâîäÿíîãî ïëàçìîòðîíà
íåáîëüøîé ìîùíîñòè «Ìóëüòèïëàç-3500» [5].
 èñõîäíîì ñîñòîÿíèè âîäîèëîâàÿ ñìåñü
èìåëà âèä æèäêîé ñóñïåíçèè òåìíîãî öâåòà ñ
âëàæíîñòüþ íà óðîâíå 95 %, à äîííûé èë ïî
êîíñèñòåíöèè èìåë òîðôîîáðàçíûé âèä. Íà
ðèñ.2 ïîêàçàíû ôîòîãðàôèè âîäîèëîâîé ñìåñè
ïîñëå åå ñåïàðàöèè (îíà ïðèíÿëà âèä ãóñòîé
ñóñïåíçèè) è äîííîãî èëà ïîñëå ñóøêè (îí ñî-
õðàíèë òîðôîîáðàçíûé âèä). Â òàáë.1 ïîêàçà-
íû ðåçóëüòàòû èõ òåõíè÷åñêîãî àíàëèçà.
Ñâîäíûå äàííûå ïî ñîñòàâó î÷èùåííûõ
ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè ïðåäñòàâëåíû â òàáë.2.
Òàêèì îáðàçîì, ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé
ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî â ïðîäóêòàõ ãàçèôèêàöèè
ýòèõ îòõîäîâ îïðåäåëÿþùåé êîìïîíåíòîé ÿâëÿ-
åòñÿ ñèíòåç-ãàç — ãîðþ÷àÿ ñìåñü CO è H2, ñó-
ùåñòâåííî îáîãàùåííàÿ ïîñëåäíèì. Íàèáîëüøèì
ÿâëÿåòñÿ ñîäåðæàíèå âîäîðîäà â ïðîäóêòàõ ãà-
çèôèêàöèè äîííîãî èëà (íà óðîâíå 70 % (îá.)).
Ñ ó÷åòîì äàííûõ òàáë.1, 2 áûëè îïðåäåëå-
íû ôîðìóëû ðåàãèðîâàíèÿ â ïåðåñ÷åòå íà óãëå-
ðîä, âîäîðîä è êèñëîðîä îðãàíè÷åñêîé ìàññû âî-
äîèëîâîé ñìåñè è äîííîãî èëà ñîîòâåòñòâåííî:
Ñ1,000H1,925O0,523 + 1,290 H2O =
= 2,219 H2 + 0,153 CO +
+ 0,830 CO2 + 0,017 CH4; (1)
Ñ1,000H2,483O0,530 + 1,334 H2O =
= 2,549 H2 + 0,111 CO +
+ 0,876 CO2 + 0,013 CH4. (2)
 öåëîì ïðåäñòàâëåííûå áðóòòî-ôîðìóëû
îòõîäîâ âïîëíå êîððåëèðóþò ñ ïðåäñòàâëåííû-
ìè âûøå ðåçóëüòàòàìè ðàáîòû [4] ïî õèìè÷å-
ñêîìó ñîñòàâó îñàäêîâ ñòî÷íûõ âîä. Íåñêîëüêî
íåîæèäàííî áîëüøîé âûãëÿäèò çîëüíîñòü äîí-
íîãî èëà (ñì. òàáë.1), îäíàêî îíà ìîæåò õàðàê-
òåðèçîâàòü ëèøü ñëó÷àéíóþ ïðîáó äîííîãî èëà,
ñ êîòîðîé ðàáîòàëè àâòîðû. Âî âñÿêîì ñëó÷àå,
äàæå òàêîå âûñîêîå ñîäåðæàíèå çîëû (çäåñü
ïðåèìóùåñòâåííî ïåñêà) íå ìîæåò áûòü îïðåäå-
ëÿþùèì ïî âàæíåéøèì äëÿ ýòîé ðàáîòû ýíåðãå-
òè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì èññëåäóåìîãî óãëå-
ðîäñîäåðæàùåãî ñûðüÿ [6].
Îäíàêî àíàëèçèðóÿ ðåçóëü-
òàòû ýêñïåðèìåíòà [5], ñëåäóåò
îòìåòèòü åãî îñíîâíîé íåäîñòà-
òîê, ñâÿçàííûé ñ îáùåé íèçêîé
ýôôåêòèâíîñòüþ ïðîöåññà ãàçè-
ôèêàöèè, íåñìîòðÿ äàæå íà îò-
íîñèòåëüíî âûñîêèé âûõîä âî-
äîðîäà. Äåéñòâèòåëüíî, ïðåîá-
ëàäàþùàÿ ÷àñòü óãëåðîäà â
ïðîöåññàõ (1) è (2) íàïðàâëÿ-
åòñÿ íà ïðîèçâîäñòâî áàëëàñò-
íîãî ãàçà CO2, à íå ãîðþ÷åãî
CO. Òàêèì îáðàçîì, ýòîò ýêñ-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 27
Ðèñ.2. Âíåøíèé âèä âîäîèëîâîé ñìåñè ïîñëå åå ñåïàðàöèè (à) è äîííîãî èëà ïîñëå
ñóøêè (á).
à á
Òàáëèöà 1. Òåõíè÷åñêèé àíàëèç èëîâ
Òâåðäîå òîïëèâî
Âëàæ-
íîñòü,
% (ìàñ.)
Ëåòó÷èå,
% (ìàñ.)
Çîëà, %
(ìàñ.)
Ôèêñèðîâàííûé
óãëåðîä, %
(ìàñ.)
Òîïëèâî ïîñëå
ñåïàðàöèè è
ñóøêè âîäî-
èëîâîé ñìåñè
9,5 65,4 15,2 9,9
Äîííûé èë 9,5 38,0 43,8 8,7
Òàáëèöà 2. Ñîñòàâ î÷èùåííûõ ïðîäóêòîâ
ãàçèôèêàöèè
Òâåðäîå òîïëèâî
Ñîñòàâ ñóõîãî ãàçà, % (îá.)
H2 CO CO2 CH4
Âîäîèëîâàÿ ñìåñü 68,9 4,8 25,8 0,5
Äîííûé èë 71,8 3,1 24,7 0,4
ïåðèìåíò íå ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ñëèø-
êîì óäà÷íûé ñ òî÷êè çðåíèÿ äîñòèæåíèÿ êîíå÷-
íîé öåëè ïðîöåññà — âûñîêîé ýíåðãåòè÷åñêîé
ýôôåêòèâíîñòè [7].
Îñíîâíîé ïðè÷èíîé òàêîãî ðåçóëüòàòà
ñòàëà íèçêàÿ òåìïåðàòóðà ñòåíêè ðåàêòîðà —
êâàðöåâîé òðóáêè, êîòîðàÿ ñîñòàâëÿëà â ýòèõ
èññëåäîâàíèÿõ 430–480 �Ñ. Ïîýòîìó ôîðìóëû
ðåàãèðîâàíèÿ (1) è (2) îïèñûâàþò ôàêòè÷åñêè
ñóììàðíûé ðåçóëüòàò äâóõ ïðîöåññîâ: ñîá-
ñòâåííî ïàðîïëàçìåííîé ãàçèôèêàöèè ñûðüÿ íà
îñè òðóáêè, ãäå òåìïåðàòóðà, îïðåäåëÿåìàÿ
ñòðóåé ïëàçìîòðîíà, äîâîëüíî âûñîêà, è òàê
íàçûâàåìîé ðåàêöèè âîäÿíîãî ñäâèãà ó ñòåíîê
òðóáêè [3]:
ÑÎ + Í2Î = Í2 + ÑÎ2;
�Í = �40,9 êÄæ/ìîëü. (3)
Äëÿ ïîñëåäíåé îïòèìàëüíîé êàê ðàç ÿâëÿåòñÿ
òåìïåðàòóðà íà óðîâíå 500 �Ñ [6].
Íå ìåíåå âàæíûì è íåãàòèâíûì ôàêòîðîì
ñòàëà íèçêàÿ ñêîðîñòü ðåàãèðîâàíèÿ óãëåðîäà â
òàêîé ñèñòåìå, êîòîðàÿ ýêñïîíåíöèàëüíî çàâè-
ñèò îò òåìïåðàòóðû.  ðåçóëüòàòå çíà÷èòåëüíàÿ
÷àñòü ãàçèôèöèðóþùåãî àãåíòà, âîäÿíîãî ïàðà,
ïðîñêàêèâàåò íåáîëüøîé ïî ðàçìåðó ðåàêòîð,
íå ðåàãèðóÿ ñ ñûðüåì, ÷òî â öåëîì ïðåäîïðåäå-
ëÿåò íèçêóþ ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü
ïðîöåññà.
Óæå ïî âíåøíåìó âèäó áðóòòî-ôîðìóë äëÿ
âîäîèëîâîé ñìåñè, îñîáåííî äëÿ äîííîãî èëà,
ñëåäóåò, ÷òî îíè äîëæíû èìåòü õîðîøèå ýíåð-
ãåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, èñõîäÿ èç ñîîòíî-
øåíèÿ â èõ ñîäåðæàíèè âîäîðîäíîé è êèñëî-
ðîäíîé êîìïîíåíò [6]. Â äàëüíåéøåì íàìè äëÿ
ïðèíöèïèàëüíûõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ îöåíîê
áûëà âûáðàíà ïðîñòàÿ è óäîáíàÿ äëÿ îöåíîê
áðóòòî-ôîðìóëà äîííîãî èëà â âèäå ÑH2,5O0,5,
äëÿ êîòîðîé âûïîëíåí àíàëèç ïðîöåññà ïëàç-
ìåííî-ïàðîâîé ãàçèôèêàöèè íà îñíîâå áîëåå
ïðåäïî÷òèòåëüíîé, ÷åì (2), ðåàêöèè [7] (äàëåå
îíà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå áàçû äëÿ
ñðàâíåíèé):
ÑH2,5O0,5 + 0,5 H2O =
= CO + 1,75 H2 + QÒÐ. (4)
Çäåñü QÒÐ = QR + �Q — ñóììàðíàÿ òåïëîâàÿ
ýíåðãèÿ, îäíà èç ñîñòàâëÿþùèõ QR êîòîðîé âû-
äåëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â ñìå-
ñè çàäàííîãî ðåàêöèåé ñîñòàâà, à �Q ââîäèòñÿ â
ðåàêòîð ñ ïîìîùüþ äîïîëíèòåëüíûõ èñòî÷íèêîâ
ýíåðãèè (çäåñü ìû íå îáÿçàòåëüíî àññîöèèðóåì
èõ ñ ïëàçìîòðîíîì) ñ òàêèì ðàñ÷åòîì, ÷òîáû ðåà-
ãèðóþùàÿ ñìåñü äîñòèãëà íåîáõîäèìîé òåìïåðà-
òóðû ÒÐ ïîëó÷åíèÿ ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè.
Ïî ñòàíäàðòíîé ìåòîäèêå [3] â ñîîòâåòñò-
âèè ñ çàêîíîì Ãåññà îïðåäåëÿëàñü ýíòàëüïèÿ
îáðàçîâàíèÿ äîííîãî èëà, êîòîðàÿ ïðåäïîëàãàåò
çíàíèå òåïëîòû åãî ñãîðàíèÿ. Ýòî ñëåäóåò èç
òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ðåàêöèè ïîëíîãî ñæèãà-
íèÿ ýòîãî âåùåñòâà:
CH2,5O0,5 + 1,375 Î2 =
= CO2 + 1,25 H2O + QíÄÈ. (5)
Òåïëîòà ñãîðàíèÿ QíÄÈ íà îñíîâå òåðìîäè-
íàìè÷åñêèõ ñîîòíîøåíèé ÿâëÿåòñÿ ðàçíîñòüþ
ñóììû ýíòàëüïèé îáðàçîâàíèÿ ïðîäóêòîâ ðåàê-
öèè �HP è àíàëîãè÷íîé ñóììû äëÿ èñõîäíûõ
ðåàãåíòîâ �HR, ÷òî è ïîçâîëÿåò â êîíå÷íîì
èòîãå îïðåäåëèòü èñêîìóþ ýíòàëüïèþ îáðàçîâà-
íèÿ äîííîãî èëà:
�HR = �HP – QíÄÈ. (6)
Òàê êàê ýíòàëüïèÿ îáðàçîâàíèÿ ïðîñòûõ âå-
ùåñòâ (C(c) — òâåðäàÿ ôàçà óãëåðîäà, O2, N2 è
ò.ï.) ïðèíèìàåòñÿ ðàâíîé íóëþ, ïîëó÷èì:
�HR = �hCH2,5O0,5; (7)
�HP = �H0
CO2 + 1,25 �H0
H2O, (8)
ãäå �H0
CO2 = –393,5 êÄæ/ìîëü, �H0
H2O =
–241,8 êÄæ/ìîëü.
Ñëåäîâàòåëüíî, �HP = –25,74 ÌÄæ/êã.
Äëÿ îöåíêè ñàìîé âåëè÷èíû òåïëîòû ñæè-
ãàíèÿ äîííîãî èëà QíÄÈ â (5) èñïîëüçóåòñÿ
ôîðìóëà Ìåíäåëååâà [6]:
QíÄÈ = –100 (81 ñÑ + 246 ñH –
— 26 (cO – cS) – 6 cW ) . 4,19 êÄæ/êã, (9)
ãäå ñÑ, ñH, cO, cS, cW — ìàññîâûå äîëè àòîìîâ
óãëåðîäà, âîäîðîäà, êèñëîðîäà, ñåðû è âîäû.
Îòñþäà QíÄÈ = –25,68 ÌÄæ/êã.
Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü èç (6)
èñêîìóþ ýíòàëüïèþ îáðàçîâàíèÿ äîííîãî èëà:
�H0
CH2,5O0,5 = –76,8 êÄæ/êã.
Òåðìîäèíàìè÷åñêèé àíàëèç ïðîöåññà êîí-
âåðñèè äîííîãî èëà, âûïîëíåííûé â ñðåäå
«ÒÅÐÐÀ» [8], ïîçâîëèë îïðåäåëèòü ñîñòàâ îñ-
íîâíûõ ïðîäóêòîâ åãî ïàðî-ïëàçìåííîé ãàçèôè-
êàöèè â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû â ïðîöåññå
ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèè ãàçèôèêàöèè (4); ïðè
1250 Ê îí ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ
åå ïðàâîé ÷àñòüþ. Ïîëó÷åííûå âûøå äàííûå
ïîçâîëÿþò ïî àíàëîãèè ñ àíàëèçîì óðàâíåíèÿ
(6) îïðåäåëèòü ýíåðãèþ �Q(T), êîòîðóþ íåîá-
õîäèìî ââåñòè íà 1 êã ìàññû ðåàãåíòîâ â ðåàê-
öèè (4), ÷òîáû äîñòè÷ü èõ ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿ-
íèÿ ïðè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðå â ðåàêòîðå ãàçè-
28 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
ôèêàòîðà. Ðàçëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â îò-
íîøåíèè ïðîäóêòîâ ðåàêöèè ðàññìàòðèâàåòñÿ
ñóììà ïîëíûõ ýíòàëüïèé ÑÎ è Í2. Îíè, êðîìå
ñîáñòâåííî ýíòàëüïèé îáðàçîâàíèÿ âåùåñòâ,
âêëþ÷àþò òàêæå çàâèñÿùèå îò òåìïåðàòóðû ñî-
ñòàâëÿþùèå, îïðåäåëÿåìûå èõ òåïëîåìêîñòüþ
(ñì. ôîðìóëó (6) â [3]); ïðè 1250 Ê èõ çíà÷åíèÿ
ñîñòàâëÿþò 38,8 è 36,8 êÄæ/ìîëü äëÿ ÑÎ è Í2
ñîîòâåòñòâåííî (ïðèâëåêàþòñÿ ñîãëàñíî ñïðàâî÷-
íûì äàííûì; ïðåäñòàâëåíû òàêæå â ñðåäå «ÒÅÐ-
ÐÀ»). Ñ ó÷åòîì ïðèâåäåííûõ âûøå çíà÷åíèé
�H0
CH2,5O0,5 è �H0
H2O ðåçóëüòèðóþùàÿ ýíåðãèÿ
ïðè Ò = 1250 Ê ñîñòàâëÿåò �Q = 0,785 êÂò.÷/êã.
Ýòîò ïîêàçàòåëü ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ïðîèçâî-
äèòåëüíîñòü ãàçèôèêàòîðà ïðè çàäàííîé ìîùíî-
ñòè ïëàçìîòðîíà.Óêàçàííîå çíà÷åíèå �Q ïî÷òè â
2 ðàçà ìåíüøå ïîëó÷åííîãî â ðàáîòå [3], ÷òî ñòà-
ëî ðåçóëüòàòîì ðàçëè÷èé â îïðåäåëåíèè ýíòàëü-
ïèè äîííîãî èëà. Ýòî ïðåäîïðåäåëÿåò äîïîëíè-
òåëüíîå ïîâûøåíèå îöåíî÷íûõ ïîêàçàòåëåé ýíåð-
ãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïî ñðàâíå-
íèþ ñ öèòèðóåìîé ðàáîòîé.
Ïðåíåáðåãàåì ïîêà òåõíîëîãè÷åñêèìè ïî-
òåðÿìè è ñ÷èòàåì, ÷òî ïðîöåññ ãàçèôèêàöèè ïî
ðåàêöèè (4) îáåñïå÷èâàåò 100 %-é âûõîä ñèí-
òåç-ãàçà èç íà÷àëüíîé ìàññû äîííîãî èëà.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî òåïëîòâîðíîñòü ñîñòàâëÿåò
äëÿ îêñèäà óãëåðîäà QíCO = 283 ÌÄæ/ìîëü =
78,6 êÂò.÷/ìîëü = 2,8 êÂò.÷/êã è äëÿ âîäîðîäà
QíÍ2 = 241,7 ÌÄæ/ìîëü = 67,2 êÂò.÷/ìîëü =
33,6 êÂò.÷/êã [6], òî îíà äëÿ ñèíòåç-ãàçà â ïðî-
öåññå (4) íà 1 êã ñìåñè ñîñòàâèò:
Q íÑà = (1 . 78,6 + 1,75 . 67,2)/(1 . 28 +
+ 1,75 . 2) = 196,2/31,5 = 6,23 êÂò.÷/êã.
Îíà ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ýíåðãåòè÷åñêóþ
ïðîèçâîäèòåëüíîñòü óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè è åå
ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü íà îñíîâå ñðàâíå-
íèÿ ñ óäåëüíîé ýíåðãèåé �Q, ââîäèìîé â ðåàêòîð.
Ïîäûòîæèâàÿ ðåçóëüòàòû âûïîëíåííûõ â
ýòîì ðàçäåëå êîëè÷åñòâåííûõ îöåíîê ýíåðãåòè-
÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïàðîïëàçìåííîé êîíâåð-
ñèè èëîâûõ îñàäêîâ ñòî÷íûõ âîä, ìîæíî çà-
êëþ÷èòü, ÷òî òåõíîëîãèè íà èõ îñíîâå ìîãóò
ôóíêöèîíèðîâàòü â ðåæèìå, áëèçêîì ê ýíåðãå-
òè÷åñêîìó ñàìîîáåñïå÷åíèþ. Äåéñòâèòåëüíî, òå-
ïëîòâîðíîñòü ñèíòåç-ãàçà â òàêîì ïðîöåññå ïðè-
áëèæàåòñÿ ê 6,23 êÂò.÷/êã. Ýòà âåëè÷èíà ñóùå-
ñòâåííî ïðåâûøàåò çàòðàòû ýëåêòðîýíåðãèè íà
ïðîèçâîäñòâî 1 êã ñèíòåç-ãàçà (â èäåàëüíîì
ïðîöåññå èõ îáåñïå÷èâàåò ïàðîâîäÿíîé ïëàçìî-
òðîí), êîòîðûå ñîñòàâëÿþò 0,785 êÂò.÷/êã. Òà-
êèì îáðàçîì, äàæå ñ ó÷åòîì îòíîñèòåëüíî íèç-
êîãî êîýôôèöèåíòà èñïîëüçîâàíèÿ òîïëèâà
îêîëî 30 % â ïðîöåññàõ ãåíåðàöèè ýëåêòðîýíåð-
ãèè ýíåðãåòè÷åñêèå çàòðàòû áëèçêè ê óðîâíþ
ïîëó÷àåìîé ýíåðãèè ñèíòåç-ãàçà, ÷òî ñîçäàåò õî-
ðîøèå ïðåäïîñûëêè äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ñàìî-
îáåñïå÷åíèÿ ïðîöåññà ïåðåðàáîòêè èëîâûõ îñàä-
êîâ ñòî÷íûõ âîä.
Êàê ïîêàçûâàþò ðåçóëüòàòû ñòðîãîãî òåð-
ìîäèíàìè÷åñêîãî àíàëèçà, âûïîëíåííîãî â ïåð-
âîé ÷àñòè ðàáîòû [3], ñóùåñòâåííîå ïîâûøåíèå
ýôôåêòèâíîñòè êîíâåðñèè ìîæåò áûòü äîñòèã-
íóòî ïðè èçáûòî÷íîì ââåäåíèè â ÷èñëî ðåàãåí-
òîâ êèñëîðîäà (ïî àíàëîãèè ñ ïðîöåññàìè ãîðå-
íèÿ òàêîé ðåæèì ãàçèôèêàöèè íàçâàí íåñòåõèî-
ìåòðè÷åñêèì, èìåÿ â âèäó íåïîëíîòó ãàçèôèêà-
öèè ãîðþ÷åãî â ýòîì ñëó÷àå). Íèæå, ñëåäóÿ öè-
òèðóåìîé ðàáîòå, ðàññìîòðèì âëèÿíèå äîïîëíè-
òåëüíîãî êèñëîðîäà íà ïðîöåññ ãàçèôèêàöèè
äîííîãî èëà. Êàê è ðàíåå, ðàññìîòðèì áîëåå äå-
òàëüíî âàðèàíòû íå- è ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî ðå-
æèìîâ ãàçèôèêàöèè.
3. Î ïðèìåíèìîñòè ïðèáëèæåíèÿ
ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ
3.1. Ìîäåëè ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ.
Ïðèíöèï äåòàëüíîãî ðàâíîâåñèÿ. Äëÿ
ïîëíîãî îïèñàíèÿ ðàâíîâåñíûõ ãàçà èëè ïëàç-
ìû äîñòàòî÷íî âñåãî äâóõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ
ïàðàìåòðîâ, íàïðèìåð, òåìïåðàòóðû è äàâëå-
íèÿ. Íåîáõîäèìûì è äîñòàòî÷íûì óñëîâèåì
äîñòèæåíèÿ ïîëíîãî òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàâíî-
âåñèÿ ÿâëÿåòñÿ âûïîëíåíèå äåòàëüíîãî ðàâíîâå-
ñèÿ [9]. Ïðèíöèï äåòàëüíîãî ðàâíîâåñèÿ îçíà-
÷àåò, ÷òî êàæäûé àòîìíûé ïðîöåññ èäåò ñ òàêîé
æå ñêîðîñòüþ, ÷òî è îáðàòíûé åìó ïðîöåññ. Ñ
ó÷åòîì ïðèñóùèõ âûñîêîòåìïåðàòóðíîìó ãàçó
èëè ïëàçìå ïîòåðü ýíåðãèè íà èçëó÷åíèå ïîëíî-
ñòüþ ðàâíîâåñíûìè ìîãóò áûòü ëèøü îäíîðîä-
íûå è ñòàöèîíàðíûå ãàçîâûå èëè ïëàçìåííûå
îáúåêòû áåñêîíå÷íûõ ðàçìåðîâ.  íèõ ïîâåäå-
íèå îáùåãî àíñàìáëÿ ÷àñòèö è èçëó÷åíèÿ â ïîë-
íîé ìåðå îïèñûâàåòñÿ åäèíîé òåìïåðàòóðîé,
ïðè÷åì ñïåêòðàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ðàâíîâåñ-
íîãî ïîëÿ èçëó÷åíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé
Ïëàíêà (èçëó÷åíèå ÷åðíîãî òåëà).
Âàæíåéøèì ôàêòîðîì íàðóøåíèÿ òåðìîäè-
íàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ ÿâëÿþòñÿ òàêæå ïðî-
öåññû ïåðåíîñà ÷àñòèö, â ÷àñòíîñòè, äèôôóçèÿ,
íàðóøàþùèå ïðèíöèï äåòàëüíîãî ðàâíîâåñèÿ çà
ñ÷åò, íàïðèìåð, óâîäà ÷àñòè ðåàãèðóþùèõ ÷àñ-
òèö â òîì èëè èíîì àòîìíîì ïðîöåññå â ýëåìåí-
òàðíîì îáúåìå ðåàêòîðà íà ñòåíêè, îãðàíè÷è-
âàþùèå åãî îáúåì, èëè â ãåòåðîãåííûõ ïðîöåñ-
ñàõ íà ïîâåðõíîñòü êóñêîâîãî ãàçèôèöèðóåìîãî
ìàòåðèàëà.
 äîñòàòî÷íî ïëîòíûõ èçëó÷àþùåì ãàçå
èëè ïëàçìå, êîãäà ñòîëêíîâèòåëüíûå ïðîöåññû
çàñåëåíèÿ âîçáóæäåííûõ óðîâíåé àòîìîâ è ìî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 29
ëåêóë èãðàþò ïðåîáëàäàþùóþ ðîëü, èõ ðåçóëü-
òèðóþùåå ñîñòîÿíèå ìîæíî îïèñàòü òåìè æå çà-
êîíîìåðíîñòÿìè, ÷òî è â èñòèííîì òåðìîäèíà-
ìè÷åñêîì ðàâíîâåñèè, èñêëþ÷àÿ èçëó÷åíèå. Òà-
êîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà íàçûâàþò ëîêàëüíûì
òåðìè÷åñêèì ðàâíîâåñèåì (ËÒÐ) [9]. Ïðè ýòîì
îïðåäåëåíèå ëîêàëüíîé èçëó÷àòåëüíîé ñïîñîá-
íîñòè àòîìîâ èëè ìîëåêóë â îòäåëüíûõ ñïåê-
òðàëüíûõ ëèíèÿõ èëè â îáëàñòè êîíòèíóóìà
òðåáóåò èíäèâèäóàëüíîãî ðàñ÷åòà.
3.2. Îòêëîíåíèÿ îò ðàâíîâåñíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ ïëàçìû. Ïðèìåíåíèå ËÒÐ â ïëàçìå
äîñòàòî÷íî õîðîøî ðàçðàáîòàíî. Ñïåöèôèêà åãî
ïðèìåíåíèÿ ñîñòîèò â íåîáõîäèìîñòè îïðåäåëå-
íèÿ ñïåöèàëüíûõ êðèòåðèåâ, îáîñíîâûâàþùèõ
âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ýòîãî ïðèáëèæåíèÿ â
òåõ èëè èíûõ óñëîâèÿõ ñóùåñòâîâàíèÿ ïëàçìû
[10–13]. Ïðèìåíèòåëüíî ê ýëåêòðîäóãîâîé ïëàç-
ìå, ÿâëÿþùåéñÿ îñíîâîé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ
èñïîëüçóåìûõ ïëàçìîòðîíîâ, â îòå÷åñòâåííîé
ëèòåðàòóðå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû äåòàëüíûõ
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé îñîáåííîñòåé
îòêëîíåíèÿ îò ËÒÐ â òàêîé ïëàçìå [14].
3.3. Êëàññè÷åñêèå òåõíîëîãèè ãàçè-
ôèêàöèè. Èñïîëüçîâàíèå â ãàçèôèêàòîðàõ ïðè-
áëèæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ äîâîëüíî çàòðóäíèòåëüíî
âñëåäñòâèå ðàçíîîáðàçèÿ è íåîäíîðîäíîñòè ïðî-
òåêàþùèõ â íèõ ïðîöåññîâ. Åùå îñíîâàòåëü Èí-
ñòèòóòà ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû àêàäåìèê Äîáðîõî-
òîâ Í.Í. [15], à âñëåä çà íèì åãî ó÷åíèêè [16,
17] è ïîñëåäîâàòåëè [18] ïîä÷åðêèâàëè ýòî îá-
ñòîÿòåëüñòâî. Ðàññìàòðèâàëñÿ ãàçîãåíåðàòîð äëÿ
ïðÿìîãî ïðîöåññà ãàçèôèêàöèè, ïðåäñòàâëÿþ-
ùèé ñîáîé âåðòèêàëüíóþ øàõòó èç ëèñòîâîãî
æåëåçà, îáìóðîâàííóþ âíóòðè îãíåóïîðíûì
êèðïè÷îì. Òîïëèâî â ãàçîãåíåðàòîð ïîäàåòñÿ
ñâåðõó, à âîçäóõ, âîäÿíîé ïàð èëè äðóãèå ãàçî-
îáðàçíûå ðåàãåíòû äóòüÿ — ñíèçó ïîä êîëîñíè-
êîâóþ ðåøåòêó. Ïðîäóêòû ãàçèôèêàöèè îòâîäÿò-
ñÿ èç âåðõíåé ÷àñòè ãàçîãåíåðàòîðà íàä ñëîåì
òîïëèâà. Øëàê óäàëÿåòñÿ ñ êîëîñíèêîâîé ðåøåò-
êè â íèæíåé ÷àñòè ãàçîãåíåðàòîðà.
 ãàçîãåíåðàòîðå ðàçëè÷àþò òàêèå çîíû
[18]: çîëû è øëàêà, ãàçèôèêàöèè, ñóõîé ïåðå-
ãîíêè è ïîäñóøêè. Ïîñëåäíèå äâå îáúåäèíÿþò
ïîä íàçâàíèåì «çîíà ïîäãîòîâêè». Ñëîé çîëû è
øëàêà (5–15 ñì) ïðåäîõðàíÿåò êîëîñíèêîâóþ
ðåøåòêó îò ïðîãàðà è ðàñïðåäåëÿåò äóòüå ïî ñå-
÷åíèþ ãàçîãåíåðàòîðà.
 çîíå ãàçèôèêàöèè èíòåíñèâíî ïðîòåêàþò
ðåàêöèè âçàèìîäåéñòâèÿ óãëåðîäà ñ êèñëîðîäîì
äóòüÿ, à òàêæå ìåæäó ïðîäóêòàìè ðåàêöèé è
ðàçëîæåíèÿ òîïëèâà. Ïðè äîñòàòî÷íî âûñîêîé
òåìïåðàòóðå ñëîÿ è ðàâíîìåðíîì îáòåêàíèè
êóñêîâ òîïëèâà ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íå ëèìèòè-
ðóåòñÿ ñêîðîñòüþ âîññòàíîâèòåëüíûõ ðåàêöèé,
è âûñîòà çîíû ãàçèôèêàöèè íå ïðåâûøàåò
40–50 ñì äëÿ ëþáûõ èíòåíñèâíîñòåé äóòüÿ. Â
çîíå ïîäãîòîâêè ïðîèñõîäÿò ïîäñóøêà è ñóõàÿ
ïåðåãîíêà è íàãðåâ òîïëèâà.
Âñëåäñòâèå áîëüøèõ ðàçìåðîâ êóñêîâ è çíà-
÷èòåëüíîé âëàæíîñòè äðåâåñèíû è òîðôà, à èíî-
ãäà è áóðîãî óãëÿ, óñëîâèÿ èõ ãàçèôèêàöèè îïðå-
äåëÿþòñÿ ïîäãîòîâêîé, õàðàêòåðèçóþùåé êîëè÷å-
ñòâî âëàãè è ÷àñòü ãîðþ÷åé ìàññû, ïîñòóïàþùèõ
â çîíó ãàçèôèêàöèè â çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâ-
íîñòè ðàáîòû, âûñîòû ñëîÿ òîïëèâà è ðàçìåðà
êóñêîâ òîïëèâà. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ìåëêîêóñêî-
âûõ òîïëèâ ñ íåâûñîêîé âëàæíîñòüþ (àíòðàöèò,
êàìåííûé óãîëü, êîêñ, èíîãäà áóðûé óãîëü) ìîæ-
íî ñ÷èòàòü, ÷òî â îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ïîäãîòîâêà
òîïëèâà ÿâëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïîëíîé.
Ïîäñóøêà è ïåðåãîíêà òîïëèâà, ïðîòåêàþ-
ùèå çà ñ÷åò òåïëà ãàçîâ, âûõîäÿùèõ èç çîíû ãà-
çèôèêàöèè, — ñëîæíûå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ
ïðîãðåâîì òîïëèâà, âûäåëåíèåì èç íåãî ïàðî- è
ãàçîîáðàçíûõ ëåòó÷èõ è èçìåíåíèåì ðàçìåðîâ è
ñâîéñòâ òîïëèâà, à òàêæå ñîñòàâà è êîëè÷åñòâà
íàãðåâàþùèõ ãàçîâ.
Ïðîöåññ ïîäñóøêè ïðîèñõîäèò â äâå ñòà-
äèè: ïîñòîÿííîé è ïàäàþùåé ñêîðîñòåé ñóøêè.
Ïðè ãàçèôèêàöèè êðóïíîêóñêîâîãî òîïëèâà
ïðîèñõîäèò áûñòðàÿ ñóøêà ãàçàìè ñ îòíîñèòåëü-
íî âûñîêîé òåìïåðàòóðîé, ïîýòîìó îñîáåííîå
çíà÷åíèå èìååò âòîðàÿ ñòàäèÿ, íà êîòîðîé ñêî-
ðîñòü âíóòðåííåé äèôôóçèè âëàãè ê ïîâåðõíî-
ñòè òåëà ëèìèòèðóåò ïðîöåññ ñóøêè.
Ïðè íåáîëüøèõ ðàçìåðàõ êóñêîâ òîïëèâà, à
òàêæå íèçêîé òåìïåðàòóðå íàãðåâàþùèõ ãàçîâ
ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî êóñêè òîïëèâà ïîñëå-
äîâàòåëüíî ïðîõîäÿò ñòàäèè ñóøêè, ñóõîé ïåðå-
ãîíêè è ãàçèôèêàöèè. Â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ
êðóïíûõ êóñêîâ òîïëèâà ïðè çíà÷èòåëüíîì ñî-
äåðæàíèè âëàãè ïðîöåññû ñóõîé ïåðåãîíêè íà-
÷èíàþòñÿ åùå äî òîãî, êàê âíóòðåííèå ñëîè òî-
ïëèâà îêîí÷àòåëüíî ïîäñîõëè, òî åñòü â ýòîì
ñëó÷àå ïðîèñõîäèò ñîâìåùåíèå çîí ïîäñóøêè è
ñóõîé ïåðåãîíêè.
Òîïëèâî, ïîäâåðãàþùååñÿ ñóõîé ïåðåãîíêå,
çíà÷èòåëüíî óìåíüøàåòñÿ â ðàçìåðàõ, ðàñòðåñ-
êèâàåòñÿ, è ñâîéñòâà åãî èçìåíÿþòñÿ. Âûäåëÿþ-
ùèåñÿ èç òîïëèâà ãàçû ïðèìåøèâàþòñÿ ê ãàçàì,
íàãðåâàþùèì òîïëèâî.
Ïðè äîñòàòî÷íîé äëèòåëüíîñòè ïîäñóøêè è
ñóõîé ïåðåãîíêè, à òàêæå äîñòàòî÷íîì òåïëîñî-
äåðæàíèè ãàçîâ, âûõîäÿùèõ èç çîíû ãàçèôèêà-
öèè, â ïîñëåäíþþ ïîñòóïàåò êîêñ, íàãðåòûé äî
òåìïåðàòóðû, áëèçêîé ê òåìïåðàòóðå âåðõíåé
ãðàíèöû çîíû, è ñîäåðæàùèé î÷åíü ìàëûå êî-
ëè÷åñòâà âîäîðîäà è êèñëîðîäà. Ïðè íåäîñòà-
òî÷íîé ïîäãîòîâêå òîïëèâà âûäåëåíèå âëàãè è
ëåòó÷èõ ïðîäîëæàåòñÿ â çîíå ãàçèôèêàöèè.
30 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Îòñþäà ñëåäóåò âûâîä î íåîáõîäèìîñòè ñà-
ìîñòîÿòåëüíîãî ðàñ÷åòà ïðîöåññîâ â çîíàõ ãàçè-
ôèêàöèè è ïîäãîòîâêè òîïëèâà è ó÷åòà èõ âçà-
èìíîãî âëèÿíèÿ â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðîâ ãà-
çîãåíåðàòîðà, èíòåíñèâíîñòè ãàçèôèêàöèè è
ñâîéñòâ òîïëèâà. Ýòîò âîïðîñ àíàëèçèðóåòñÿ â
êíèãå [15]. Ïîñêîëüêó ýòî èçäàíèå äàâíî óæå
ñòàëî ðàðèòåòíûì, îñòàíîâèìñÿ áîëåå îáñòîÿ-
òåëüíî íà ðàññóæäåíèÿõ åãî àâòîðà — òîãäà
åùå ìîëîäîãî ãîðíîãî èíæåíåðà. Àíàëèçèðóÿ
çíà÷èòåëüíûé ïî îáúåìó ìàòåðèàë ýìïèðè÷å-
ñêèõ èññëåäîâàíèé ãàçîãåíåðàòîðíûõ ïðîöåññîâ
ðàçëè÷íûõ òîïëèâ, íàêîïèâøèéñÿ â òî âðåìÿ,
îí ñ÷èòàåò îïðåäåëÿþùèì ôàêòîðîì äëÿ ïðî-
öåññîâ ãàçèôèêàöèè ïîäðàçäåëåíèå åãî èìåííî
íà äâå ÷àñòè: íàãðåâà òîïëèâà áåç äîñòóïà âîçäó-
õà â âåðõíåé ÷àñòè øàõòíîãî ãàçîãåíåðàòîðà (ñó-
õàÿ ïåðåãîíêà òîïëèâà) è íà ñîáñòâåííî ïðîöåññ
ãàçèôèêàöèè, ïðîòåêàþùèé â íèæíåé åãî ÷àñòè.
Ãåíåðàòîðíûé ãàç ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü ãà-
çîâ, ïîëó÷àþùèõñÿ îò ñóõîé ïåðåãîíêè òîïëèâà
è ïî îñíîâíîìó ãåíåðàòîðíîìó ïðîöåññó.
Èçâåñòíî, ÷òî íà ñòàäèè ñóõîé ïåðåãîíêè
òîïëèâà îêîëî 50 % êèñëîðîäà ïåðåõîäèò â âî-
äó, à åùå 10 % — â óãëåêèñëûé ãàç. Êðîìå òî-
ãî, 45 % âñåãî âîäîðîäà ïåðåõîäèò â ìåòàí, à
åùå 5 % — â ýòèëåí. Òàêæå â ñìîëó ïåðåõîäèò
èç òîïëèâà ñòîëüêî óãëåðîäà, ñêîëüêî â íåì
âîäîðîäà; 80 % ñåðû ïåðåõîäèò â ñåðîâîäîðîä,
à 20 % — â çîëó. Çíàÿ èñõîäíûé ñîñòàâ
ãàçèôèöèðóåìîãî òîïëèâà (â ðàáîòå [16] ýòî
áûë êàìåííûé óãîëü), êîëè÷åñòâî âîäîðîäà è
êèñëîðîäà, êîòîðûå ïîéäóò íà âûøåóïîìÿ-
íóòûå ïðîäóêòû ðàçëîæåíèÿ, ëåãêî îïðåäåëèòü
êîëè÷åñòâî îñòàâøåãîñÿ ãàçîîáðàçíîãî âîäîðîäà
è îáðàçóþùåãîñÿ îêñèäà óãëåðîäà. Ñ÷èòàåòñÿ,
÷òî â çîëå îñòàåòñÿ 8 % óãëåðîäà îò åãî ìàññû.
Òàêèì îáðàçîì, ïî îñíîâíîìó ãàçîãåíåðàòîðíîìó
ïðîöåññó ñãîðèò 86,5 % âñåãî óãëåðîäà òîïëèâà.
 ðàáîòå [15] ðàññìàòðèâàþòñÿ òðè îïðåäå-
ëÿþùèå ðåàêöèè äëÿ îñíîâíîãî ãåíåðàòîðíîãî
ïðîöåññà:
— òîïî÷íûé â ñàìîì íèçó ãåíåðàòîðà
Ñ + Î2 + 3,8 N2 = ÑO2 + 3,8 N2 + 97 650 êàë; (10)
— ðàçëîæåíèÿ óãëåêèñëîãî ãàçà â ñëåäóþ-
ùåì ïî âûñîòå ïîÿñå ãåíåðàòîðà
Ñ + ÑÎ2 � 2ÑÎ – 38 800 êàë; (11)
— ðàçëîæåíèÿ ïàðîâ âîäû ðàñêàëåííûì óã-
ëåðîäîì â òîì æå ïîÿñå (ðåàêöèÿ âîäÿíîãî ãàçà)
Ñ + Í2Î � ÑÎ + Í2 – 28 400 êàë. (12)
Êîëè÷åñòâî ââîäèìîãî âîäÿíîãî ïàðà íà
åäèíèöó òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ, èñõîäÿ èç òàêèõ
ñîîáðàæåíèé, ÷òîáû íå äîïóñòèòü ïëàâëåíèÿ çî-
ëû è, ñëåäîâàòåëüíî, èñêëþ÷èòü íàðóøåíèå ðå-
æèìà äóòüÿ ÷åðåç êîëîñíèêîâóþ ðåøåòêó. Ââè-
äó òîãî, ÷òî çîëà èñïîëüçóåìîãî òîïëèâà î÷åíü
òóãîïëàâêà, àâòîð âûáèðàåò äîïîëíèòåëüíîå
ââåäåíèå ê óãëþ âñåãî ëèøü 24 % âîäÿíîãî ïà-
ðà; ïðè ëåãêîïëàâêîé çîëå ýòî êîëè÷åñòâî ìî-
æåò áûòü óâåëè÷åíî äî 35 %.
Ñêîðîñòü ïîñëåäíåé ðåàêöèè ìåíüøàÿ, ÷åì
(11), òî åñòü äîñòèãàåò ñâîåãî ðàâíîâåñèÿ â
òå÷åíèå áîëåå äëèòåëüíîãî âðåìåíè; îáå îíè
óâåëè÷èâàþòñÿ ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû,
äîñòèãàÿ ïðàêòè÷åñêèõ çíà÷åíèé ïðè 900 �Ñ (11)
è 800 �Ñ (12). Íàîáîðîò, ïðè ñíèæåíèè òåìïå-
ðàòóðû ïðè âûõîäå â ñâîáîäíîå ïðîñòðàíñòâî
îáå ðåàêöèè íà÷èíàþò èäòè â îáðàòíîì íàïðàâ-
ëåíèè, ñíèæàÿ êà÷åñòâî ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè
è ÊÏÄ óñòàíîâêè; íàèáîëüøàÿ ñêîðîñòü ýòîãî
ïðîöåññà èìååò ìåñòî ïðè 700 �Ñ, ïîñòåïåííî çà-
ìåäëÿÿñü ïðè ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî 450 �Ñ,
ïðè êîòîðîé ïðîäóêòû çàêàëèâàþòñÿ.
 ñâÿçè ñ ïîñëåäíèì îáñòîÿòåëüñòâîì Äîá-
ðîõîòîâ Í.Í. óäåëÿåò îñîáîå âíèìàíèå êîíñò-
ðóêöèè âåðõà ãåíåðàòîðîâ, ÷òîáû ìèíèìèçèðî-
âàòü ðåàêöèè ðàçëîæåíèÿ îêñèäà óãëåðîäà è
ïðåâðàùåíèÿ åãî è âîäîðîäà â ñìîëó è ñàæó,
âñëåäñòâèå ÷åãî óõóäøàåòñÿ êà÷åñòâî ãàçà è ïî-
íèæàåòñÿ ÊÏÄ ãåíåðàòîðà. Äëÿ ïðåäîòâðàùå-
íèÿ ýòîãî íóæíî áûñòðî ïîíèæàòü òåìïåðàòóðó
ãàçà ñ 700 äî 500 �Ñ. Öåëåñîîáðàçíî ïðè ãàçè-
ôèêàöèè êàìåííîãî óãëÿ, îñîáåííî êîêñà è àí-
òðàöèòà, äåëàòü ñòåíêè ãåíåðàòîðà ââåðõó íå
òîëüêî íå ôóòåðîâàííûìè, íî äàæå óñèëåííî
îõëàæäàòü èõ âîäîþ. Îáúåì ïóñòîãî ïðîñòðàíñò-
âà â êàìåííîóãîëüíîì ãåíåðàòîðå äîëæåí áûòü
âîçìîæíî ìàëûì, ÷òîáû óìåíüøèòü âðåìÿ ïðå-
áûâàíèÿ ãàçîâ â ýòîì «âðåäíîì» ïðîñòðàíñòâå.
Ïî íàáëþäåíèÿì è àðãóìåíòèðîâàííûì âû-
âîäàì àâòîðà, ðåàêöèÿ âîäÿíîãî ñäâèãà (3) â ãà-
çîãåíåðàòîðàõ, âîïðåêè ðàñïðîñòðàíåííîìó ìíå-
íèþ, îòñóòñòâóåò. Ëèøü ïðè ìàòåìàòè÷åñêîì
àíàëèçå íåêîòîðûõ ïðîöåññîâ öåëåñîîáðàçíî
èíîãäà ââîäèòü åå â ðàññìîòðåíèå âìåñòî
ðåàêöèè (12).
Àíàëèçèðóÿ îñíîâíîé ãåíåðàòîðíûé ïðî-
öåññ, Äîáðîõîòîâ Í.Í. îòìå÷àåò, ÷òî ðåàêöèÿ
(11) ñíà÷àëà âíèçó ãåíåðàòîðà èäåò â ñòîðîíó
îáðàçîâàíèÿ ïðîäóêòîâîãî ãàçà, ïîñëå ïðîõîæ-
äåíèÿ ìàêñèìóìà òåìïåðàòóðû â òîëùå òîïëè-
âà, íàïðèìåð, äî 750 �Ñ íàñòóïàåò íà îäíî
ìãíîâåíèå ðàâíîâåñèå, à çàòåì ðåàêöèÿ èäåò â
îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Òî æå ñàìîå ïðîèñõîäèò
ñ ðåàêöèåé (12), îäíàêî èç-çà òîãî, ÷òî îíà áî-
ëåå ìåäëåííàÿ, ìîìåíò ðàâíîâåñèÿ íàñòóïàåò,
íàïðèìåð, ïðè 700 �Ñ. Âñëåäñòâèå ýòîãî â ãåíå-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 31
ðàòîðå èìååò ìåñòî òàêàÿ êàðòèíà: òåìïåðàòóðà â
ñëîå ñîñòàâëÿåò, íàïðèìåð, 1000 �Ñ, íî îòíîøå-
íèå [CO][CO]/[CO2] â ãàçå ñîîòâåòñòâóåò, íà-
ïðèìåð, 700 �Ñ, à îòíîøåíèå [CO][Í2]/[Í2Î]
åùå ìåíüøå (íàïðèìåð, 625 �Ñ). Îòñþäà äåëàåò-
ñÿ âûâîä, ÷òî îòíîøåíèå ýòèõ äðîáíûõ âûðàæå-
íèé [CO][Í2Î]/[CO2][Í2] áóäåò áîëüøèì ïî
çíà÷åíèþ, ÷åì ýòî ñëåäóåò ïðè ðàâíîâåñíîì
çíà÷åíèè äëÿ 700 �Ñ. Òàêèì îáðàçîì, íè â îä-
íîé òî÷êå ãåíåðàòîðà íè íà îäèí ìîìåíò íå íà-
ñòóïàåò ïîëíîãî õèìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ.
Èñõîäÿ èç ýòèõ íàáëþäåíèé, àâòîðîì áûë
ñôîðìóëèðîâàí ïåðâûé çàêîí ãàçîãåíåðàòîðíî-
ãî ïðîöåññà, ñîãëàñíî êîòîðîìó îòíîøåíèå
r = [CO][H2O]/[CO2][H2] (13)
áëèçêî ê ïîñòîÿííîé âåëè÷èíå â ïðåäåëàõ r =
1,7–2,5. Îí îòðàæàåò ñîáîé ðåçóëüòàò áîðüáû çà
óãëåðîä ìåæäó óãëåêèñëûì ãàçîì è âîäÿíûì ïà-
ðîì: ÷åì áîëüøå óãëåêèñëîãî ãàçà è ÷åì ìåíüøå
âîäÿíîãî ïàðà ðàçëîæèëîñü ðàñêàëåííûì óãëå-
ðîäîì, òåì áîëüøå âåëè÷èíà r; ÷åì ìåíüøå âðå-
ìÿ ïðåáûâàíèÿ òîïëèâà â ãåíåðàòîðå (÷åì áûñò-
ðåå ñêîðîñòü ãåíåðàòîðíîãî ïðîöåññà), òåì áîëü-
øåå çíà÷åíèå èìååò ýòà âåëè÷èíà.
 öåëîì ðåøåíèå çàäà÷è ãàçîãåíåðàòîðíîãî
ïðîöåññà ñâîäèòñÿ ê ðàññìîòðåíèþ ñèñòåìû
5 óðàâíåíèé äëÿ 5 íåèçâåñòíûõ â ãàçå: ÑÎ,
ÑÎ2, Í2, Í2Î è N2. Àíàëèçèðóÿ åå íà îñíîâå
ñîîòíîøåíèé áàëàíñà äëÿ êîëè÷åñòâà ÷àñòèö,
ïðèìåíÿÿ âûðàæåíèå (13) ïðè ýìïèðè÷åñêè èç-
âåñòíîì çíà÷åíèè r (êîòîðîå òàê èëè èíà÷å èç-
ìåíÿåòñÿ â íåáîëüøèõ ïðåäåëàõ), è íà îñíîâå
òåïëîâîãî áàëàíñà ýòà ñèñòåìà ðåøåíà íà ïðè-
ìåðå äðîâ è óãëÿ, à òàêæå ðàññìîòðåíû îñîáåí-
íîñòè åå ðåøåíèÿ äëÿ äðóãèõ âèäîâ òîïëèâ.
Ïîçæå Äîáðîõîòîâ Í.Í. óäåëèë çíà÷èòåëü-
íîå âíèìàíèå èññëåäîâàíèþ äèôôóçèîííûõ
ïðîöåññîâ â ãàçîãåíåðàòîðàõ, ÿâëÿþùèõñÿ îä-
íîé èç ïðè÷èí îòêëîíåíèÿ âûñîêîòåìïåðàòóð-
íîé ñðåäû îò ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ [19, 20].
3.4. Óñòàíîâêè äëÿ ãàçèôèêàöèè ñ
ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé.
Ïðè ðàññìîòðåíèè óñëîâèé ïðèìåíèìîñòè ðàâ-
íîâåñíûõ äîïóùåíèé ê òàêîãî ðîäà óñòàíîâêàì
ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî èõ ãëàâíîå ïðåäíàçíà÷åíèå
— ïåðåðàáîòêà âðåäíûõ îòõîäîâ. Íàèáîëåå ðàñ-
ïðîñòðàíåííîå òðåáîâàíèå ê íèì â ýòîì ñëó÷àå
îïðåäåëÿåòñÿ Äèðåêòèâîé 2000/76/ÅÑ [21].
Îíà òðåáóåò, ÷òîáû ïðè ïåðåðàáîòêå îïàñíûõ
îòõîäîâ ñ ñîäåðæàíèåì áîëåå 1 % (ìàñ.) ãàëî-
ãåíñîäåðæàùèõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ â ïåðå-
ñ÷åòå íà õëîðèäû òåìïåðàòóðà ïîääåðæèâàëàñü
íà óðîâíå 1100 �C, ïðè÷åì êàæäûé ëîêàëüíûé
îáúåì ïîëó÷àåìûõ ïðè ïåðåðàáîòêå ãàçîâ äîë-
æåí ñîäåðæàòüñÿ ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå � 2 ñ
[3]. Åñëè ýòî òðåáîâàíèå ïåðåíåñòè íà êîíñò-
ðóêöèþ êîíêðåòíîãî ãàçèôèêàòîðà, òî ýòî ñî-
îòâåòñòâóåò ðàäèêàëüíîìó èçìåíåíèþ òðåáîâà-
íèÿ ê âåðõó ãàçîãåíåðàòîðà êëàññè÷åñêîé êîí-
ñòðóêöèè (ñì. ïðåäûäóùèé ïîäðàçäåë): çäåñü
îí äîëæåí áûòü äîñòàòî÷íî áîëüøèõ ðàçìåðîâ
è íàñòîëüêî õîðîøî òåïëîèçîëèðîâàííûì, ÷òî-
áû âî âñåì åãî îáúåìå ïîääåðæèâàëàñü óêàçàí-
íàÿ âûøå òåìïåðàòóðà. Âîïðîñ çàêàëêè ïîëó-
÷àåìûõ ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè ðåøàåòñÿ ïðè
ýòîì îäíîâðåìåííî ñ èñêëþ÷åíèåì îáðàçîâàíèÿ
äèîêñèíîâ è ôóðàíîâ íà âûõîäå ãåíåðàòîðà
áûñòðûì îõëàæäåíèåì ïðîäóêòîâ ãàçèôèêà-
öèè. Êîíñòðóêòèâíîå ðåøåíèå óñòàíîâêè, óäîâ-
ëåòâîðÿþùåå ýòîìó òðåáîâàíèþ, ïðåäñòàâëåíî
â ïóáëèêàöèè [1].
Âîçâðàùàÿñü ê ïðîáëåìå ïðèìåíèìîñòè
ðàâíîâåñíîãî äîïóùåíèÿ â ýòîì ñëó÷àå, ñëåäóåò
ïîä÷åðêíóòü, ÷òî âñå ïðîäóêòû ïåðåðàáîòêè ãà-
çèôèöèðóåìîãî ñûðüÿ ïðîõîäÿò â òàêîé óñòà-
íîâêå äîñòàòî÷íî ïðîòÿæåííóþ âûñîêîòåìïåðà-
òóðíîé çîíó, ãäå äèîêñèíû è ôóðàíû ïðèõîäÿò
ê ñâîåìó ðàâíîâåñíîìó çíà÷åíèþ, áëèçêîìó ê
íóëåâîé êîíöåíòðàöèè. Îñòàëüíûå ïðîäóêòû
ãàçèôèêàöèè âûõîäÿò íà ðàâíîâåñíûå çíà÷åíèÿ,
çà èñêëþ÷åíèåì îêñèäîâ àçîòà, ðîëü êîòîðûõ â
ýíåðãåòèêå èññëåäóåìûõ ïðîöåññîâ âåñüìà íå-
çíà÷èòåëüíà [1].
4. Òåðìîäèíàìè÷åñêèé àíàëèç ïðîöåññîâ
ïåðåðàáîòêè äîííîãî èëà
ñ ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé
4.1. Ñòåõèîìåòðè÷åñêèé ïî ïðîèç-
âîäñòâó ñèíòåç-ãàçà ðåæèì. Àíàëèç ýô-
ôåêòèâíîñòè êîíâåðñèè äîííîãî èëà â ñèí-
òåç-ãàç ñ ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííîé òåõíîëîãèè,
òðåáóþùèé ðàñ÷åòà ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé
è àäåêâàòíîãî ó÷åòà ñîñòàâà ïîëó÷àåìûõ ïðî-
äóêòîâ ãàçèôèêàöèè ïðè óñëîâèè äîñòèæåíèÿ
ìàêñèìóìà ýíòðîïèè â òîé èëè èíîé ðåàêöèè
(ñì. ôîðìóëó (11) â [3]), âûïîëíåí ñî÷åòàíèåì
àíàëèòè÷åñêèõ ìåòîäîâ è ïðîãðàììû «TEÐÐA».
Íà ïåðâîé ñòàäèè ðàññìàòðèâàëàñü «èäåàëüíàÿ»
ðåàêöèÿ êîíâåðñèè, â êîòîðîé â ÷èñëå ðåàãåíòîâ
â îòëè÷èå îò (4) ïðèñóòñòâóåò òàêæå êèñëîðîä,
à ñðåäè ïðîäóêòîâ ðåàêöèè òîëüêî êîìïîíåíòû
ñèíòåç-ãàçà:
CH2,5Î0,5 + K H2O + L O2 �
� CO + M H2 + QÒÐ, (14)
ãäå K, L, M — êîýôôèöèåíòû, îïðåäåëÿþùèå
ñîäåðæàíèå òàêèõ èíãðåäèåíòîâ, êàê ïàð è êèñ-
ëîðîä, à òàêæå ñîäåðæàíèå âîäîðîäà â ïðîäóê-
òàõ ðåàêöèè ñîîòâåòñòâåííî.
32 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Äðóãèìè ñëîâàìè, èäåò ðå÷ü î ñòåõèîìåòðè-
÷åñêîé ðåàêöèè ïî îòíîøåíèþ ê ïðîèçâîäñòâó
ñèíòåç-ãàçà. Ñìûñë ýíåðãåòè÷åñêîãî ÷ëåíà QÒÐ
ðàñêðûò âûøå â ñâÿçè ñ ðåàêöèåé (4). Â íàøèõ
ðàñ÷åòàõ, êàê è ðàíåå, ïðèíÿòî çíà÷åíèå TP =
1250 Ê, èñõîäÿ èç ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ
ïðîöåññà ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû «TEÐÐA»; èç
íåãî ñëåäîâàëî, ÷òî ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå ïðî-
äóêòû ãàçèôèêàöèè óæå ñîîòâåòñòâóþò «èäåàëü-
íîìó» ïðîöåññó êîíâåðñèè, â êîòîðîì íåò
«ëèøíèõ» êîìïîíåíò.
Áîëåå ñòðîãî ãîâîðÿ, ìàññîâàÿ äîëÿ ñëåäîâ
CO2, H2O è CH4 ñðåäè ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè
íå ïðåâûøàåò 1–2 %. Ñëó÷àþ L = 0 ñîîòâåòñòâó-
åò «÷èñòî» ïàðîïëàçìåííàÿ, à �Q = 0 — «÷èñ-
òî» ïàðîêèñëîðîäíàÿ òåõíîëîãèè, õîòÿ èõ ïðî-
òèâîïîñòàâëåíèå, êàê ýòî áûëî ïîêàçàíî ðàíåå,
íå èìååò ñìûñëà. Òåì áîëåå, ÷òî â îáîèõ ñëó÷à-
ÿõ â ïðîöåññå ïðèñóòñòâóþò õàðàêòåðíûå äëÿ
ýòèõ òåõíîëîãèé àòîìû êèñëîðîäà è àòîìû âî-
äîðîäà, èçíà÷àëüíî âõîäÿùèå â ñîñòàâ ãàçèôè-
öèðóåìîãî äîííîãî èëà.
Äëÿ îòìå÷åííûõ ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèé L êî-
ýôôèöèåíò Ê ïðèíèìàåò çíà÷åíèÿ Kmax = 0,5 è
Kmin = 0 ñîîòâåòñòâåííî. Îäíàêî, ðåàêöèè (14)
ìîãóò ñîîòâåòñòâîâàòü è ïðîìåæóòî÷íûå çíà÷å-
íèÿ êîýôôèöèåíòîâ K è L. Èõ ôóíêöèîíàëüíûå
çàâèñèìîñòè îïðåäåëÿþòñÿ íà îñíîâå ìàññîâûõ
áàëàíñîâ â ýòîé ðåàêöèè ïîäîáíî òîìó, êàê ýòî
ñäåëàíî â ôîðìóëàõ (48) è (49) â ðàáîòå [3]:
— ïî êèñëîðîäó
1 . 0,5 + Ê + 2 L = 1,
îòêóäà
L = 0,25 – 0,5 K; (15)
— ïî âîäîðîäó
1 . 2,5 + 2 Ê = 2 Ì,
îòêóäà
Ì = 1,25 + Ê . (16)
Äëÿ íàãëÿäíîñòè çàâèñèìîñòü (15), õàðàê-
òåðèçóþùàÿ ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà L â ôóíê-
öèè îò êîëè÷åñòâà ââîäèìîãî ïëàçìîòðîíîì ïà-
ðà K, ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.3,à ëèíèåé 1, à ëè-
íèåé 4 — òåïëîâàÿ ìîùíîñòü, ââîäèìàÿ â ðåàê-
òîð ïëàçìåííîé ñòðóåé ïðè åå íîìèíàëüíîé ýí-
òàëüïèè ÍÐL = 3,6 êÂò.÷/êã â ñîîòâåòñòâèè ñ
ôîðìóëîé
QÐL = ÍÐL mÍ2Î,
ãäå mÍ2Î ñîîòâåòñòâóåò ìàññå âîäû â ñòðóå,
ââîäèìîé íà 1 êã ðåàãåíòîâ.
Óêàçàííîå çíà÷åíèå ýíòàëüïèè ñîîòâåòñòâó-
åò óìåðåííîìó ïî ýíåðãîíàïðÿæåííîñòè ðåæèìó
ðàáîòû ïëàçìîòðîíà, èñïîëüçóåìîãî â íàøèõ
ðàçðàáîòêàõ [1]. Â ïðèíöèïå, ìîãóò áûòü äîñ-
òèãíóòû è áîëåå âûñîêèå çíà-
÷åíèÿ ýíòàëüïèè ïëàçìû, ñîîò-
âåòñòâóþùèå ôîðñèðîâàííîìó
ðåæèìó ðàáîòû ïàðîâîäÿíîãî
ïëàçìîòðîíà. Íàïðèìåð, â
ïóáëèêàöèè [22] äîñòèãíóòî åå
ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå 80
êÄæ/ã = 22,2 êÂò·÷/êã. Îíè
ïðèâåäåíû äëÿ îäíîðîäíîé
ïëàçìû â ôóíêöèè îò åå òåìïå-
ðàòóðû; ýòî íå ñîâñåì òî æå,
÷òî ýíòàëüïèÿ ïëàçìåííîé
ñòðóè, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåò-
ñÿ çíà÷èòåëüíîé òåìïåðàòóð-
íîé íåîäíîðîäíîñòüþ ïî åå ñå-
÷åíèþ [23]. Òåì íå ìåíåå, â íå-
äàâíèõ ýêñïåðèìåíòàõ [24] ýí-
òàëüïèÿ ïàðîïëàçìåííîé ñòðóè
ñîñòàâëÿëà áëèçêèå çíà÷åíèÿ
4,2–7,3 êÂò·÷/êã.
Ïðè ãàçèôèêàöèè äîííîãî
èëà èìååò ìåñòî êà÷åñòâåííî
èíàÿ ñèòóàöèÿ, ÷åì ïðè êîí-
âåðñèè áèîãàçà [3] (ñì. ðèñ.3).
Íàïðèìåð, ïðè íåáîëüøèõ çíà-
÷åíèÿõ Ê, õàðàêòåðèçóþùåãî
êîëè÷åñòâî âëàãè â ñìåñè ðåà-
ãåíòîâ, çíà÷åíèå �Q < 0. Ýòî
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 33
Ðèñ.3. Îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè, õàðàêòåðèçóþùèå ñòåõèîìåòðè÷åñêèé (à, á) è íåñòå-
õèîìåòðè÷åñêèé (â, ã) ðåæèìû ãàçèôèêàöèè äîííîãî èëà â ôóíêöèè îò ââåäåííîãî â
ðåàêöèþ êîëè÷åñòâà âîäÿíîãî ïàðà Ê — ìîëüíûå è ýíåðãåòè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ (à, â),
ó÷åò ýíåðãîçàòðàò íà ïðîèçâîäñòâî êèñëîðîäà è ïîêàçàòåëè ýíåðãîýôôåêòèâíîñòè ïðî-
öåññà (á, ã): 1 — ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà L, ââîäèìîãî â ðåàêòîð; 2 — äîïîëíèòåëüíàÿ
ýíåðãèÿ �Q, êîòîðóþ ñëåäóåò ââåñòè â îáúåì äëÿ äîñòèæåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû; 3
— ýíåðãèÿ ïîëó÷àåìîãî ñèíòåç-ãàçà WÑà è WÑÃ*; 4, 4à, — ýíåðãèÿ, ââîäèìàÿ ïàðîâî-
äÿíîé ïëàçìåííîé ñòðóåé QPL ïðè åå ýíòàëüïèÿõ ÍÐL = 3,6; 0,72 êÂò.÷/êã ñîîòâåòñò-
âåííî; 5à, 5á — ýíåðãîçàòðàòû íà ïðîèçâîäñòâî êèñëîðîäà ïðè óäåëüíûõ ðàñõîäàõ 0,35
è 1 êÂò.÷/íì3; 6à, 6á — ïîêàçàòåëè ýíåðãîýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïðè óêàçàííûõ
ýíåðãîçàòðàòàõ íà ïðîèçâîäñòâî êèñëîðîäà; 7 — êîýôôèöèåíò íåñòåõèîìåòðèè kÍÑ.
ñîîòâåòñòâîâàëî áû êèñëîðîäíîé ãàçèôèêàöèè
äîííîãî èëà ïðè íåáîëüøîì êîëè÷åñòâå âëàãè,
êîãäà òåìïåðàòóðà â ðåàêòîðå äîñòèãàëà áû áî-
ëåå âûñîêèõ çíà÷åíèé, ÷åì çàëîæåííîå â ðàñ÷åò
çíà÷åíèå 1250 Ê. Ïîäîáíîå îáñòîÿòåëüñòâî èç-
ëîæåíî â ýìïèðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ [15–17].
 ðàáîòå [3] ýíòàëüïèÿ ïëàçìåííîé ñòðóè ïðè
åå óìåðåííîé ìîùíîñòè áûëà íåäîñòàòî÷íà äëÿ
ïîääåðæàíèÿ ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî ðåæèìà ãàçè-
ôèêàöèè, òàê êàê âî âñåì äèàïàçîíå ïàðàìåòðîâ
Ê ýíåðãèÿ ïëàçìåííîé ñòðóè áûëà ìåíüøå, ÷åì
òðåáóåìûé óðîâåíü äîïîëíèòåëüíîé ýíåðãèè
�Q, êîòîðóþ ñëåäóåò ââåñòè â îáúåì äëÿ äîñòè-
æåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû.
Ïðè îòñóòñòâèè ïëàçìîòðîíà ñòåõèîìåòðè-
÷åñêèé ðåæèì ãàçèôèêàöèè, ñîîòâåòñòâóþùèé
ðåàêöèè (14), ðåàëèçóåòñÿ ïðè åäèíñòâåííîì
çíà÷åíèè Ê0 = 0,17, êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò ïåðå-
ñå÷åíèþ ëèíèè 2, õàðàêòåðèçóþùåé òðåáóåìûé
óðîâåíü ýíåðãèè �Q, ñ îñüþ êîîðäèíàò (ñì.
ðèñ.3,à). Îíà, â ñâîþ î÷åðåäü, ñîîòâåòñòâóåò
âëàæíîñòè äîííîãî èëà îêîëî 10 %, åñëè îïðå-
äåëèòü åå èç ñîñòàâà ðåãåíòîâ â ëåâîé ÷àñòè ðå-
àêöèè (14). Ýòî çíà÷åíèå âëàæíîñòè õàðàêòåð-
íî äëÿ êîíäèöèè äîííûõ èëîâ, âûñóøèâàåìûõ
ñ ïîìîùüþ òåõ èíûõ òåõíîëîãèé ñóøêè. Íàèáî-
ëåå ïåðñïåêòèâíîé èç íèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ
âûãëÿäèò ñóøêà ïîä âîçäåéñòâèåì ñîëíå÷íîãî
èçëó÷åíèÿ, îñóùåñòâëÿåìàÿ â õîðîøî îñâåùåí-
íûõ è ïðîâåòðèâàåìûõ ïîìåùåíèÿõ.
Åñëè ñòîèò çàäà÷à ïîëó÷åíèÿ áîëüøåãî êî-
ëè÷åñòâà âûñîêîêà÷åñòâåííîãî ñèíòåç-ãàçà, ÷åì
ýòî õàðàêòåðíî äëÿ çíà÷åíèÿ Ê0 = 0,17, ëèáî
ìàêñèìàëüíîãî îáîãàùåíèÿ åãî âîäîðîäîì, ëèáî
âîçíèêàåò çàäà÷à ñáðîñà èçáûòî÷íîé ñ òî÷êè
çðåíèÿ òåêóùèõ çàòðàò ýíåðãèè ïëàçìîòðîíà íà
âèòðèôèêàöèþ çîëüíîãî îñòàòêà, òî ýòîãî ìîæ-
íî äîñòè÷ü, äâèãàÿñü â ñîîòâåòñòâèè ñ ðåæèìîì
ãàçèôèêàöèè âäîëü ïî ëèíèè 2 ê åå ìàêñèìàëü-
íîìó çíà÷åíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ñòåõèîìåòðè-
÷åñêîìó ðåæèìó ïðè Ê = 0,5. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî
íàêëîíû ëèíèé 2 è 4 (ïîñëåäíÿÿ õàðàêòåðèçóåò
ýíåðãèþ, ââîäèìóþ ïàðîâîäÿíîé ïëàçìåííîé
ñòðóåé QÐL ïðè åå ýíòàëüïèè ÍÐL = 3,6) áëèçêè
ìåæäó ñîáîé, ýòîò ðåæèì ëåãêî ðåàëèçîâàòü ñ
ïîìîùüþ ñóùåñòâóþùåãî ïëàçìîòðîíà, äîáàâëÿÿ
âî âëàæíûé èë ïëàçìåííóþ ñòðóþ. Ìàêñèìàëü-
íîå çíà÷åíèå �Q, äîñòèãàåìîå ïðè Ê = 0,5, ñî-
ñòàâëÿåò 0,785 êÂò·÷/êã. Èìåííî îíî ÿâëÿåòñÿ
êëþ÷åâûì äëÿ îïðåäåëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ýô-
ôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïëàçìåííîé ãàçèôèêàöèè.
Îáëàñòü çíà÷åíèé ñîáñòâåííî Ê = 0,17 è
âáëèçè íåå íå ðàññìàòðèâàëàñü, òàê êàê ïðî-
ãðàììà «ÒÅÐÐÀ» îáíàðóæèâàåò çäåñü çíà÷è-
òåëüíîå ñàæåîáðàçîâàíèå, ÷òî äåëàåò åå íåïðè-
åìëåìîé äëÿ ãàçèôèêàöèè.
Ýíåðãèÿ ñèíòåç-ãàçà WÑÃ, ïîëó÷àåìîãî èç
1 êã ñìåñè, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âàæíåéøèé ïà-
ðàìåòð ñ òî÷êè çðåíèÿ êîíå÷íîé ýíåðãåòè÷å-
ñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðèìåíÿåìîé òåõíîëîãèè
êîíâåðñèè. Îíà îïðåäåëÿåòñÿ, èñõîäÿ èç òåï-
ëîòâîðíîñòè ÑÎ è Í2 ñ ó÷åòîì èõ ïàðöèàëüíî-
ãî ñîäåðæàíèÿ â ïðîäóêòàõ êîíâåðñèè, è ïðåä-
ñòàâëåíà ëèíèåé 3 íà ðèñ.3,à. Âî âñåé îáëàñòè
ïàðàìåòðîâ, ãäå ýíòàëüïèÿ ïëàçìû äîñòàòî÷íà
äëÿ ïîääåðæàíèÿ óêàçàííîãî ðåæèìà ãàçèôè-
êàöèè, âåëè÷èíà WÑà äîñòàòî÷íà, â ñâîþ î÷å-
ðåäü, äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ñàìîîáåñïå÷åíèÿ
óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè, âêëþ÷àþùåé â ñâîåì
ñîñòàâå ãàçîäèçåëüíóþ ýëåêòðîñòàíöèþ ñ ÊÏÄ
ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè ÝÝ
0,30 �25�
Êîëè÷åñòâåííî ýòî ïîäòâåðæäàåò ïîêàçà-
òåëü ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà
êîíâåðñèè:
= (ÐPL
Ñ + PO2)/WÑÃ, (17)
â êîòîðîì ó÷òåíû çàòðàòû ýëåêòðè÷åñêîé ýíåð-
ãèè ÐPL
Ñ íà ïðîèçâîäñòâî ïëàçìåííîé ñòðóè ñ
ó÷åòîì ÊÏÄ ïëàçìîòðîíà îêîëî 0,8: ÐPL
Ñ =
�QPL/0,8 è íà ïðîèçâîäñòâî òðåáóåìîãî êîëè-
÷åñòâà êèñëîðîäà ÐO2..Ñîñòàâëÿþùàÿ ýíåðãåòè-
÷åñêèõ çàòðàò ÐO2 â ðåàêöèè êîíâåðñèè, êîòîðóþ
ñëåäóåò ó÷èòûâàòü äîïîëíèòåëüíî, ïðåäñòàâëåíà
ëèíèÿìè 5à è 5á íà ðèñ.3,á. Îíè ñîîòâåòñòâóþò
äèàïàçîíó âîçìîæíûõ óäåëüíûõ ýíåðãîçàòðàò â
òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ïîëó÷åíèÿ ñàìîãî êèñ-
ëîðîäà pO2 = 0,35–1 êÂò.÷/íì3. Ðåçóëüòèðóþ-
ùèå çíà÷åíèÿ ïðåäñòàâëåíû ëèíèÿìè 6à è 6á.
Ðåçþìèðóÿ ýòó ÷àñòü ðàáîòû, ìîæíî çàêëþ-
÷èòü, ÷òî ñòåõèîìåòðè÷åñêèé ðåæèì ãàçèôèêàöèè
ñ ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé äîñòà-
34 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Òàáëèöà 3. Ðàñ÷åòíûå ïàðàìåòðû, õàðàêòåðè-
çóþùèå ñòåõèîìåòðè÷åñêèé ïðîöåññ êîíâåðñèè
äîííîãî èëà ïðè åãî âëàæíîñòè 10 % â ñèí-
òåç-ãàç ñ ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííîé òåõíîëîãèè â
çàâèñèìîñòè îò ââîäèìîãî ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé
äîïîëíèòåëüíîãî êîëè÷åñòâà âîäÿíîãî ïàðà Ê
Ïàðàìåòð
K, îòí. åä.
0,25 0,5
L, îòí.åä. 0,125 0
�Q, êÂò.÷/êã 0,19 0,785
PPLC, êÂò.÷/êã 0,24 0,98
PÎ2, êÂò.÷/êã:
pO2 = 0,35 êÂò.÷/íì3 0,03 0
pO2 = 1 êÂò.÷/íì3 0,09 0
WÑÃ, êÂò.÷/êã 5,79 6,23
, îòí. åä.:
pO2 = 0,35 êÂò.÷/íì3 0,046 0,15
pO2 = 1 êÂò.÷/ íì3 0,057 0,16
òî÷åí äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ñàìî-
îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè äîí-
íîãî èëà. Äåéñòâèòåëüíî, ýíåðãèÿ ñèíòåç-ãàçà,
ïîëó÷àåìîãî íà 1 êã èñõîäíûõ óãëåðîäñîäåð-
æàùèõ ðåàãåíòîâ â íàèáîëåå ìÿãêîì ïî ìîùíî-
ñòè ïëàçìîòðîíà ðåæèìå, ñîñòàâëÿåò WÑÃ =
6,23 êÂò.÷/êã (ñì. òàáë.3). Ñ ó÷åòîì ÊÏÄ ïðî-
èçâîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè ýòîãî äîñòàòî÷íî äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû ïëàçìîòðîíà:
WÑÃ
. ÝÝ
. PL = 6,23 · 0,3 . 0,8 = 1,5 êÂò.÷/êã,
ïîñêîëüêó îíà ïðåâûøàåò ñ äîñòàòî÷íûì çàïà-
ñîì çíà÷åíèå �Q = 0,785 êÂò.÷/êã.  ýòîì
ñìûñëå ðåçóëüòàòû àíàëèçà ïðîöåññà ïëàçìåí-
íîé ãàçèôèêàöèè äîííîãî èëà äàæå áîëåå îïòè-
ìèñòè÷íû, ÷åì ýòî áûëî äëÿ êîíâåðñèè áèîãàçà
â ðàáîòå [3]. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñëåäóåò ñäåëàòü
âûâîä î âàæíîñòè âûïîëíåíèÿ äåòàëüíûõ îöå-
íîê äëÿ äðóãèõ âèäîâ óãëåðîäñîäåðæàùåãî ñû-
ðüÿ, èìåÿ â âèäó, ÷òî ïåðåðàáàòûâàåìûå îòõîäû
ìîãóò èìåòü ðàçëè÷íûé ýëåìåíòíûé ñîñòàâ.
Ââåäåíèå çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà ýíåðãèè
ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé çàìåòíî óõóäøàåò ïîêàçà-
òåëü ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ðàáîòû óñ-
òàíîâêè, êàê ýòî ñëåäóåò èç ðèñ. 3,á. Ïîýòîìó
ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ ñîïîñòàâëåíèå åãî ñ íåñòå-
õèîìåòðè÷åñêèì ðåæèìîì, êîòîðûé ìîæåò áûòü
ëåãêî ðåàëèçîâàí ïðè òîì æå çíà÷åíèè L0 =
0,165, ÷òî è â ñòåõèîìåòðè÷åñêèì ðåæèìå â òî÷-
êå Ê0 = 0,17, îäíàêî ïðè çíà÷åíèÿõ Ê > 0,18.
Òàêèì îáðàçîì, êàê ýòî çàêëþ÷åíî è â ïåðâîé
÷àñòè ðàáîòû, öåëåñîîáðàçíî ââåäåíèå â ðåàê-
òîð èçáûòî÷íîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà. Ñëåäó-
åò òîëüêî ó÷èòûâàòü, ÷òî ïîëó÷åííûå â ýòîì
ïîäðàçäåëå êîëè÷åñòâåííûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ
ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî ïðîöåññà òåðÿþò ñâîþ ïðè-
åìëåìîñòü äëÿ íåñòèõåîìåòðè÷åñêîãî ðåæèìà,
òàê êàê ââåäåíèå äîïîëíèòåëüíîãî êèñëîðîäà
ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ñîñòàâà ïîëó÷àåìûõ ïðî-
äóêòîâ ãàçèôèêàöèè.
4.2. Êîíâåðñèÿ äîííîãî èëà ñ ââåäå-
íèåì èçáûòî÷íîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðî-
äà. Åñëè ðå÷ü èäåò î áîëüøèõ îáúåìàõ ïåðåðà-
áîòêè îòõîäîâ â îäíîðîäíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ
óñëîâèÿõ, êàê, íàïðèìåð, â ñëó÷àå èëîâûõ
îñàäêîâ ãîðîäñêèõ ñòàíöèé âîäîî÷èñòêè, òî öå-
ëåñîîáðàçíî îòêàçàòüñÿ îò ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî
ðåæèìà êîíâåðñèè è ïåðåéòè ê èñïîëüçîâàíèþ
èçáûòî÷íîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà. Åñëè ïðè
ýòîì áóäåò ïðîèçâîäèòüñÿ ñèíòåç-ãàç â êîëè÷å-
ñòâå áîëüøåì, ÷åì ýòî íóæíî äëÿ ñàìîîáåñïå-
÷åíèÿ ðàáîòû óñòàíîâêè, òî ñòàíåò âîçìîæíîé,
íàïðèìåð, äîïîëíèòåëüíàÿ âûðàáîòêà ýëåêòðî-
ýíåðãèè äëÿ âíåøíèõ ïîòðåáèòåëåé. Ýòî îáëåã-
÷èò êîììåðöèàëèçàöèþ ïðîåêòîâ íà îñíîâå èñ-
ïîëüçîâàíèÿ ïîäîáíîãî ðîäà óñòàíîâîê.
Çäåñü ìû áîëåå äåòàëüíî îöåíèì óñëîâèÿ
ãàçèôèêàöèè èëîâûõ îñàäêîâ â ïðåäëàãàåìîì
ðåæèìå. Ðàññìàòðèâàåòñÿ ðåàêöèÿ, ëåâàÿ ÷àñòü
êîòîðîé àíàëîãè÷íà (14), íî âñëåäñòâèå åå íå-
ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî õàðàêòåðà ïî îòíîøåíèþ ê
ïðîèçâîäñòâó ñèíòåç-ãàçà â ïðàâîé ÷àñòè ïðè-
ñóòñòâóþò äîïîëíèòåëüíûå êîìïîíåíòû, êàê
ýòî ñëåäóåò èç ðàññìîòðåíèÿ ïðîöåññà â ïðî-
ãðàììíîé ñðåäå «ÒÅÐÐÀ»:
CH2,5Î0,5 + K H2O + L O2 � CO +
+ M H2 + E ÑÎ2 + D Í2Î + QÒÐ. (18)
Ìîæíî ñîñòàâèòü ìíîæåñòâî âàðèàíòîâ
ýòîé ðåàêöèè ñ ðàçëè÷íûìè ñòåõèîìåòðè÷åñêè-
ìè êîýôôèöèåíòàìè. Îäíàêî ôàêòè÷åñêè ðåà-
ëèçóþòñÿ òîëüêî òàêèå èç íèõ, â êîòîðûõ óäîâ-
ëåòâîðÿåòñÿ ïðèíöèï ìàêñèìóìà ýíòðîïèè (ñì.
ôîðìóëó (11) â [3]).
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 35
Òàáëèöà 4. Ñîñòàâ ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè â
íåñòåõèîìåòðè÷åñêîì ðåæèìå ïðè ñîäåðæàíèè
êèñëîðîäà L0 = 0,165 ñîãëàñíî ðàñ÷åòíûì äàí-
íûì â ïðîãðàììíîé ñðåäå «ÒÅÐÐÀ»
Ñîäåðæàíèå âîäû â
ñîñòàâå ðåàãåíòîâ,
ìîëüíàÿ äîëÿ Ê
Ñîñòàâ ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè,
ìàñ. äîëè
ÑÎ Í2 ÑÎ2 Í2Î
0,25 0,84 0,089 0,034 0,032
0,5 0,69 0,083 0,110 0,117
Òàáëèöà 5. Ðàñ÷åòíûå ïàðàìåòðû, õàðàêòåðè-
çóþùèå íåñòåõèîìåòðè÷åñêèé ïðîöåññ êîíâåð-
ñèè äîííîãî èëà ïðè åãî âëàæíîñòè 10 % â
ñèíòåç-ãàç ïðè ñîäåðæàíèè êèñëîðîäà L0 =
0,165 ñ ïðèìåíåíèåì ïëàçìåííîé òåõíîëîãèè â
çàâèñèìîñòè îò ââîäèìîãî ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé
êîëè÷åñòâà âîäÿíîãî ïàðà Ê
Ïàðàìåòð
K, îòí. åä.
0,25 0,5
L0, îòí. åä. 0,165 0,165
�Q, êÂò.÷/êã 0,04 0,09
QPL, êÂò.÷/êã:
HPL = 3,6 êÂò.÷/êã 0,16 0,58
HPL = 0,72 êÂò.÷/êã 0,03 0,12
PÎ2, êÂò.÷:
pO2 = 0,35 êÂò.÷/íì3 0,040 0,035
pO2 = 1 êÂò.÷/íì3 0,114 0,100
kHC, îòí. åä. 0,934 0,807
WÑÃ*, êÂò.÷/êã 5,440 5,110
, îòí. åä.:
pO2 = 0,35 êÂò.÷/íì3 0,015 0,023
pO2 = 1 êÂò.÷/íì3 0,028 0,033
Êàê è ðàíåå, â ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ðåæèìå
ìû ïðåíåáðåãàåì òåõíîëîãè÷åñêèìè ïîòåðÿìè,
íî óæå íåëüçÿ ñ÷èòàòü, ÷òî ïðîöåññ ãàçèôèêà-
öèè îáåñïå÷èâàåò 100 %-é âûõîä ñèíòåç-ãàçà èç
íà÷àëüíîé ìàññû äîííîãî èëà. Ïîýòîìó ïðè
îïðåäåëåíèè ýíåðãèè ñèíòåç-ãàçà ñëåäóåò ó÷èòû-
âàòü, ÷òî èç ìàññû íà÷àëüíûõ ðåàãåíòîâ îáðàçó-
þòñÿ, êðîìå ñèíòåç-ãàçà, òàêæå áàëëàñòíûå êîì-
ïîíåíòû. Èíûìè ñëîâàìè, ñëåäóåò ââåñòè ïî-
ïðàâî÷íûé êîýôôèöèåíò:
WÑÃ
* = [(mCO + mH2)/( mCO + mH2 +
+ mCO2 + mH2O)] WÑÃ = kÍÑ WÑÃ. (19)
Òàêèì îáðàçîì, èçìåíåíèå ñîñòàâà ïðîäóê-
òîâ ãàçèôèêàöèè âñëåäñòâèå íåñòåõèîìåòðè÷å-
ñêîãî ðåæèìà ñòàíîâèòñÿ îäíèì èç ôàêòîðîâ,
íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþùèì íà ýíåðãåòè÷åñêóþ
ïðîèçâîäèòåëüíîñòü óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè è
åå ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü â ñîîòâåòñò-
âèè ñ ôîðìóëîé (17).
Ýíåðãåòè÷åñêèå çàòðàòû íà ïðîèçâîäñòâî òà-
êîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà ñîñòàâëÿþò 0,04–
0,12 êÂò.÷/êã â çàâèñèìîñòè îò óäåëüíûõ çàòðàò
íà åãî ïðîèçâîäñòâî (ñì. ëèíèè 5à è 5á íà
ðèñ.3,ã). Ýòî ãîðàçäî ìåíüøå (â 7–20 ðàç), ÷åì
ýíåðãîçàòðàòû íà ïðîèçâîäñòâî ïëàçìåííîé
ñòðóè â äîâîëüíî ýíåðãîíàïðÿæåííîì ðåæèìå
ðàáîòû ïëàçìîòðîíà ïðè HPL =
3,6 êÂò.÷/êã äëÿ ðåøåíèÿ
áëèçêîé çàäà÷è — îñóùåñòâëå-
íèÿ ïðîöåññà ãàçèôèêàöèè äîí-
íîãî èëà ïðè òåìïåðàòóðå
1250 Ê â ñòåõèîìåòðè÷åñêîì
ïðîöåññå (çíà÷åíèå �Q (Ê =
0,5) = 0,785 êÂò·÷/êã äëÿ
ëèíèè 2 íà ðèñ.3,à).
Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü,
ôèçè÷åñêîé ïðè÷èíîé òàêîãî ýô-
ôåêòà ñòàëî ñæèãàíèå â èçáû-
òî÷íîì êèñëîðîäå ÷àñòè èëà,
ýíåðãîâûäåëåíèå îò êîòîðîãî
îáåñïå÷èâàåò êîìïåíñàöèþ äåôè-
öèòà ýíåðãèè ïðè ãàçèôèêàöèè.
Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò ïîÿâëå-
íèå çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà
ïàðîâ âîäû è äèîêñèäà óãëåðîäà
ñðåäè ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè
(òàáë.4). Îäíàêî ýòî ïðèâåëî ê
óìåíüøåíèþ ýíåðãèè ïîëó÷àåìî-
ãî ñèíòåç-ãàçà â ñîîòâåòñòâèè ñ
êîýôôèöèåíòîì íåñòåõèîìåòðèè
kÍÑ (19), çíà÷åíèÿ êîòîðîãî
ïðèâåäåíû â òàáë.5. Ïîýòîìó
ýíåðãèÿ ñèíòåç-ãàçà WÑÃ
* â ýòîì
ðåæèìå çàìåòíî ìåíüøå, ÷åì â
ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ðåæèìå WÑà (ñð. ëèíèè 3
íà ðèñ.3,à è 3,â).
Âàðèàíò Ê > 0,17 íà ðèñ.3,â,ã îòâå÷àåò òî-
ìó îáñòîÿòåëüñòâó, ÷òî äàæå ïðè ïðåèìóùåñò-
âåííîì èñïîëüçîâàíèè ïëàçìîòðîíà äëÿ âèòðè-
ôèêàöèè çîëüíîãî îñòàòêà ÷àñòü åãî ýíåðãèè íå-
èçáåæíî áóäåò ðàñõîäîâàòüñÿ íà ïðîöåññ ãàçè-
ôèêàöèè. Ñàìè ýíåðãîçàòðàòû íà âèòðèôèêà-
öèþ ìîãóò áûòü îïðåäåëåíû èç ýìïèðè÷åñêîãî
ñîîòíîøåíèÿ [26]:
M (êã) = 0,35 Ð (êÂò.÷), (20)
ãäå Ì — ìàññà âèòðèôèöèðîâàííîãî ïðîäóêòà;
Ð — ïîòðåáëÿåìàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ. Îíà
ïîçâîëÿåò ðàññ÷èòûâàòü ýíåðãîçàòðàòû, íåîáõî-
äèìûå äëÿ ïðîöåññà âèòðèôèêàöèè íåçàâèñèìî
îò òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ, ñâÿçàííûõ ñ
êîíâåðñèåé óãëåðîäñîäåðæàùåãî ñûðüÿ.
Àíàëèçèðóÿ ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëåííûå íà
ðèñ.3,â,ã, ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî äëÿ çíà÷å-
íèé Ê > 0,17 îíè íå ÿâëÿþòñÿ ýíåðãåòè÷åñêè ñà-
ìîñîãëàñîâàííûìè. Äåéñòâèòåëüíî, èç äàííûõ
òàáë.5, ñîîòâåòñòâóþùèõ ýòèì ðèñóíêàì, ñëåäóåò,
÷òî ïðè ñîäåðæàíèè êèñëîðîäà L0 = 0,165 òðå-
áóåòñÿ îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîé äîïîëíèòåëü-
íûé ââîä â ðåàêöèþ (18) òåïëîâîé ýíåðãèè èç
ðàñ÷åòà �Q = 0,04–0,09 êÂò.÷/êã.  ýòîé æå
òàáëèöå ïîêàçàíà ýíåðãèÿ, ââîäèìàÿ ñî ñòðóåé
36 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Ðèñ.4. Ïðèìåð âñïîìîãàòåëüíûõ ãðàôè÷åñêèõ ïîñòðîåíèé äëÿ îïðåäåëåíèÿ çàêî-
íîìåðíîñòåé ñàìîñîãëàñîâàííîãî ïî ýíåðãîçàòðàòàì íåñòåõèîìåòðè÷åñêîãî ðåæèìà
ãàçèôèêàöèè äëÿ ìîëüíîãî ñîäåðæàíèÿ âîäÿíîãî ïàðà â ðåàêöèè (18) Ê = 0,5:
1 — çàâèñèìîñòü äîïîëíèòåëüíîé ýíåðãèè �Q, êîòîðóþ ñëåäóåò ââåñòè â îáúåì
äëÿ äîñòèæåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû îò ìîëüíîãî ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà L; 2, 3
— ýíåðãèÿ, ââîäèìàÿ â îáúåì ðåàêòîðà ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé QÐL ïðè åå ýíòàëüïè-
ÿõ ÍÐL = 3,6 è 0,72 êÂò·÷/êã ñîîòâåòñòâåííî (ñ ó÷åòîì îòíîñèòåëüíîãî óìåíüøå-
íèÿ ñîäåðæàíèÿ ïàðà ïðè óâåëè÷åíèè ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà); 4, 5 — ðàçíîñòü
ýíåðãèé �Q(L) – QPL(ÍÐL) ïðè ýíòàëüïèÿõ ïëàçìåííîé ñòðóè ÍÐL = 3,6 è 0,72
êÂò·÷/êã. Âåðòèêàëüíûìè ñòðåëêàìè óêàçàíû èñêîìûå çíà÷åíèÿ ðåøåíèÿ L ïðè
ýíòàëüïèÿõ ïëàçìåííîé ñòðóè ÍÐL = 0,72 êÂò·÷/êã, à òàêæå â åå îòñóòñòâèå (òî
åñòü äëÿ âëàæíîãî äîííîãî èëà) ñîîòâåòñòâåííî.
ïëàçìîòðîíà, ðàáîòàþùåãî â îòíîñèòåëüíî ýíåð-
ãîíàïðÿæåííîì ðåæèìå ïðè ýíòàëüïèè ÍÐL =
3,6 êÂò·÷/êã è â áîëåå «ìÿãêîì» ðåæèìå ÍÐL
= 0,72 êÂò·÷/êã. Ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî ïðè ðàáî-
òå ñ âëàæíûì äîííûì èëîì ýíåðãèÿ, ââîäèìàÿ
ïëàçìîòðîíîì, ïðîïîðöèîíàëüíà �Ê = Ê – Ê0.
Ââîäèìàÿ ïðè ýòîì òåïëîâàÿ ýíåðãèÿ ïðè Ê =
0,5 ïðåâûøàåò îòìå÷åííûå âåëè÷èíû �Q è â îò-
ñóòñòâèå çàòðàò ýíåðãèè íà âèòðèôèêàöèþ, ñî-
ãëàñíî (19), ïðèâåäåò ê ïåðåãðåâó âíóòðåííåãî
îáúåìà ãàçèôèêàòîðà.
 ñâîþ î÷åðåäü, ðàñ÷åòíûå äàííûå òàáë.5
ìîãóò áûòü ïîëåçíû äëÿ îöåíêè ýôôåêòèâíî-
ñòè ðàáîòû óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè äîííîãî
èëà â çàâèñèìîñòè îò íàëè÷èÿ â ñîñòàâå ïî-
ñëåäíåãî ìèíåðàëüíîé ìàññû, òðåáóþùåé âèò-
ðèôèêàöèè. Äëÿ ýòîãî ó÷òåì, ÷òî ïðè Ê = 0,5
â ðåàêòîð ââîäèòñÿ ð = (QPL – �Q)/0,8 =
(0,58 – 0,09)/0,8 = 0,6 êÂò.÷/êã èçáûòî÷íîé
ýíåðãèè (ïðè ïåðåðàñ÷åòå íà ýëåêòðè÷åñêóþ
ýíåðãèþ äëÿ ïèòàíèÿ ïëàçìîòðîíà). Äëÿ îïðåäå-
ëåíèÿ äîïóñòèìîãî ñîäåðæàíèÿ ìèíåðàëüíîé
÷àñòè â èñõîäíîì äîííîì èëå âîñïîëüçóåìñÿ ñî-
îòíîøåíèåì (20). Ïðè íàëè÷èè â åãî ñîñòàâå ìè-
íåðàëüíîé ìàññû èç ðàñ÷åòà Ì íà 1 êã âåëè÷èíà
ïðîäóöèðîâàííîé èçáûòî÷íîé ýíåðãèè, ïåðåñ÷è-
òàííîé â ýëåêòðè÷åñêóþ, ñîñòàâèò ð (1 – Ì), à
îíà, â ñâîþ î÷åðåäü, ìîæåò ðàñõîäîâàòüñÿ íà
âèòðèôèêàöèþ, ñîãëàñíî (20). Îòñþäà ìîæíî
îïðåäåëèòü Ì:
M (êã) = 0,35 ð (1 – Ì),
ãäå ðàçíîñòü â ñêîáêàõ õàðàêòåðèçóåò êîëè÷åñò-
âî ïðîäóêòîâ ãàçèôèêàöèè, ïîëó÷åííûõ èç 1 êã
ñìåñè. Ñëåäîâàòåëüíî, Ì = 0,17 êã.
Òàêèì îáðàçîì, äàííûå ïîñëåäíåé êîëîíêè
òàáë.5 äëÿ ïîêàçàòåëÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåê-
òèâíîñòè óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè ñïðàâåäëèâû
âïëîòü äî 17 % ñîäåðæàíèÿ ìèíåðàëüíîé ìàññû
â äîííîì èëå, òðåáóþùåé âèòðèôèêàöèè.
Ââåäåíèå ýêâèâàëåíòíîé òåïëîâîé ýíåðãèè
â ðåàêòîð ñ ïîìîùüþ, íàïðèìåð, ãàçîâîé ãîðåë-
êè ïðèâåëî áû ê çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ â
åãî îáúåìå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, òðåáóþùèõ â
äàëüíåéøåì î÷èñòêè â ñîñòàâå ïðîäóêòîâ ãàçè-
ôèêàöèè, ê óõóäøåíèÿ êà÷åñòâà ñèíòåç-ãàçà è â
ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ óñòðîéñòâ óäàëåíèÿ ÑÎ2
èç åãî ñîñòàâà âíå ãàçèôèêàòîðà — ê íåîáõîäè-
ìîñòè íàðàùèâàíèÿ èõ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè.
Íà ïåðâûé âçãëÿä, åñëè ñîïîñòàâëÿòü ðå-
çóëüòàòû ñðàâíåíèÿ ïîêàçàòåëåé ýíåðãåòè÷åñêîé
ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññîâ ãàçèôèêàöèè íà
ðèñ.3,á è 3,â, òî îíè íå ñóùåñòâåííî ðàçëè÷à-
þòñÿ ïî àáñîëþòíûì ïîêàçàòåëÿì. Îäíàêî â íå-
ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ðåæèìå íà ðèñ.3,â ïðîöåññ
âêëþ÷àåò òàêæå âèòðèôèêàöèþ çîëüíîãî îñòàò-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 37
Ðèñ.5. Ñîïîñòàâëåíèå çàâèñèìîñòåé ââîäèìîãî â ðåàêöèþ ãà-
çèôèêàöèè êèñëîðîäà L îò êîëè÷åñòâà Ê ââîäèìîãî ñ ïëàç-
ìåííîé ñòðóåé âîäÿíîãî ïàðà â íåñòåõèîìåòðè÷åñêèõ ðåæè-
ìàõ ïðè ýíòàëüïèè ïëàçìåííîé ñòðóè ÍÐL = 0,72 êÂò.÷/êã
(ëèíèÿ 1), à òàêæå â åå îòñóòñòâèå, òî åñòü äëÿ âëàæíîãî
äîííîãî èëà (ëèíèÿ 2).
Ðèñ.6. Îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè, õàðàêòåðèçóþùèå ýíåðãåòè-
÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü íåñòåõèîìåòðè÷åñêèõ ðåæèìîâ ãàçèôè-
êàöèè äîííîãî èëà â ôóíêöèè îò ââåäåííîãî â ðåàêöèþ êîëè-
÷åñòâà âîäÿíîãî ïàðà Ê ïðè ýíòàëüïèè ïëàçìåííîé ñòðóè ÍÐL
= 0,72 êÂò·÷/êã (à), à òàêæå â åå îòñóòñòâèå äëÿ âëàæíîãî
äîííîãî èëà (á): 1 — ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà L, ââîäèìîãî â
ðåàêòîð; 2 — äîïîëíèòåëüíàÿ ýíåðãèÿ �Q, êîòîðóþ ñëåäóåò
ââåñòè â îáúåì äëÿ äîñòèæåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû, ðàâíàÿ
ýíåðãèè, ââîäèìîé ïàðîâîäÿíîé ïëàçìåííîé ñòðóåé QÐL (ïî-
ñëåäíåå — çà èñêëþ÷åíèåì âëàæíîãî èëà); 3 — ýíåðãèÿ ïîëó-
÷àåìîãî ñèíòåç-ãàçà WÑÃ*; 4 — êîýôôèöèåíò íåñòåõèîìåòðèè
kÍÑ; 5à, 5á — ýíåðãîçàòðàòû íà ïðîèçâîäñòâî êèñëîðîäà ïðè
óäåëüíûõ ðàñõîäàõ 0,35 è 1 êÂò.÷/íì3; 6à, 6á — ïîêàçàòåëè
ýíåðãîýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïðè óêàçàííûõ ýíåðãîçàòðàòàõ
íà ïðîèçâîäñòâî êèñëîðîäà.
à
á
êà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ïîâûøåíèè ýôôåê-
òèâíîñòè ýòîãî âàðèàíòà òåõíîëîãèè â öåëîì.
Ïîýòîìó íàïðàâëåíèå, ñâÿçàííîå ñ ââåäåíèåì â
ðåàêòîð èçáûòî÷íîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà,
ïðåäñòàâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì. Íà ðèñ.3,à è
3,â ïðåäñòàâëåíû òàêæå çàòðàòû ýëåêòðè÷åñêîé
ýíåðãèè íà ïðîèçâîäñòâî ïëàçìåííîé ñòðóè ñ
ãîðàçäî ìåíüøåé ýíòàëüïèåé — 0,72 êÂò.÷/êã.
Äàæå íå âûïîëíÿÿ äåòàëüíûõ ðàñ÷åòîâ, ìîæíî
ïðèéòè ê âûâîäó, ÷òî ïðèìåíåíèå ïëàçìîòðîíà
ìåíüøåé ìîùíîñòè ïðèâåëî áû ê óëó÷øåíèþ
ïîêàçàòåëÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðî-
öåññà, ïðåäñòàâëåííîãî, íà ðèñ.3,â, òàê êàê
èìåííî óðîâåíü çàòðàò ýíåðãèè íà ðàáîòó ïëàç-
ìîòðîíà ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþùèì äëÿ ýôôåê-
òèâíîñòè ïðîöåññà â ýòîì ñëó÷àå.
Ðàññìîòðåíà òàêæå áîëåå ñòðîãàÿ çàäà÷à ñà-
ìîñîãëàñîâàííîãî ïî ýíåðãîçàòðàòàì íåñòåõèî-
ìåòðè÷åñêîãî ðåæèìà ãàçèôèêàöèè. Îíà ðåøà-
ëàñü íà îñíîâå âàðüèðîâàíèÿ ïðè çàäàííîì çíà-
÷åíèè Ê çíà÷åíèé L â ðåàêöèè (18) ñ òàêèì
ðàñ÷åòîì, ÷òîáû îïðåäåëèòü, ïðè êàêèõ çíà÷å-
íèÿõ L äîñòèãàåòñÿ êîìïåíñàöèÿ âîçíèêàþùåãî
äåôèöèòà òåïëîâîé ýíåðãèè �Q çà ñ÷åò ââîäè-
ìîé ñ óêàçàííûì êîëè÷åñòâîì Ê âîäÿíîãî ïàðà
ýíåðãèè ïëàçìåííîé ñòðóè ïðè òîé èëè èíîé åå
ýíòàëüïèè. Èíûìè ñëîâàìè, îïðåäåëÿëîñü, ïðè
êàêèõ çíà÷åíèÿõ L äîñòèãàåòñÿ óñëîâèå �Q(L)
= QPL(Ê, ÍÐL) èëè �Q(L) – QPL = 0. Ïðèìåð
ñîîòâåòñòâóþùåãî âñïîìîãàòåëüíîãî ãðàôèêà
ïðåäñòàâëåí íà ðèñ.4 ïðè Ê = 0,5.  ñëó÷àå
QPL = 0 òàêèå çàâèñèìîñòè ìîãóò áûòü ïîëåç-
íû äëÿ îïðåäåëåíèÿ âëèÿíèÿ âëàæíîñòè äîí-
íîãî èëà íà ðåçóëüòàò åãî ãàçèôèêàöèè.
Ïî ñîâîêóïíîñòè ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ
â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåòîäèêîé, êîòîðóþ èëëþñòðè-
ðóåò ðèñ.4, ìîæíî îïðåäåëèòü îñíîâíûå ñîîòíî-
øåíèÿ äëÿ ñàìîñîãëàñîâàííûõ ïî ýíåðãîçàòðà-
òàì íåñòåõèîìåòðè÷åñêèõ ðåæèìîâ ãàçèôèêàöèè
íà ïðèìåðå èñïîëüçîâàíèÿ ïëàçìîòðîíîâ îòíî-
ñèòåëüíî íåáîëüøîé ìîùíîñòè (ÍÐL = 0,72
êÂò·÷/êã) è â îòñóòñòâèå ïëàçìû, à èìåííî:
âëèÿíèå âëàãè äîííîãî èëà íà ïîêàçàòåëè åãî
ãàçèôèêàöèè.
Íàèáîëåå îáùèå çàêîíîìåðíîñòè öåëåñîîá-
ðàçíîãî ââåäåíèÿ â ðåàêöèþ ãàçèôèêàöèè êèñ-
ëîðîäà L â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà ââîäèìîé
ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé âîäÿíîãî ïàðà èëè íà÷àëü-
íîé âëàæíîñòè äîííîãî èëà ïðåäñòàâëåíû íà
ðèñ.5. Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü, óâåëè÷åíèå ñî-
äåðæàíèÿ âëàãè â äîííîì èëå ñîïðîâîæäàåòñÿ
óâåëè÷åíèåì L, ÷òî ñâÿçàíî ñ íåîáõîäèìîñòüþ
ñæèãàíèÿ áîëüøåãî êîëè÷åñòâà èëà äëÿ òîãî,
÷òîáû êîìïåíñèðîâàòü íàëè÷èå âëàãè (ëè-
íèÿ 2). Íàîáîðîò, ââåäåíèå â ðåàêòîð ïëàçìåí-
íîé ñòðóè äàæå îò ìàëîìîùíîãî ïëàçìîòðîíà
ïðè ýêâèâàëåíòíîì êîëè÷åñòâå âëàãè çà ñ÷åò åå
òåïëîâîé ýíåðãèè ïðèâîäèò ê íåêîòîðîìó ñíè-
æåíèþ L ïðè óâåëè÷åíèè Ê (ëèíèÿ 1).
Õàðàêòåðíî, ÷òî íà ðèñ.4 îòñóòñòâóåò ïåðåñå-
÷åíèå ëèíèè 4 ñ ãîðèçîíòàëüíîé îñüþ êîîðäèíàò.
Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ýíòàëüïèÿ ïëàç-
ìåííîé ñòðóè ÍÐL = 3,6 êÂò·÷/êã â ýòîì ðåæèìå
ðàáîòû ãàçèôèêàòîðà ÿâëÿåòñÿ èçáûòî÷íîé.
Îñíîâíûå çàâèñèìîñòè, ïðåäñòàâëÿþùèå â
êîíå÷íîì èòîãå ýôôåêòèâíîñòü íåñòåõèîìåòðè-
÷åñêîãî ïðîöåññà ãàçèôèêàöèè ïðè íåáîëüøîé
ýíòàëüïèè (ÍÐL = 0,72 êÂò·÷/êã) ïëàçìåííîé
ñòðóè è â åå îòñóòñòâèå, òî åñòü äëÿ âëàæíîãî
äîííîãî èëà, ïîêàçàíû íà ðèñ.6.
 ïåðâîì èç ýòèõ ñëó÷àåâ ïîêàçàòåëü ýíåðãå-
òè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè âî âñåì äèàïàçîíå èç-
ìåíåíèÿ ñîäåðæàíèÿ âëàãè â ðåàãèðóþùåé ñìåñè
Ê íå ïðåâûøàåò ïîêàçàòåëÿ 0,1. Åùå ëó÷øå ïî-
êàçàòåëü ýôôåêòèâíîñòè ïàðîêèñëîðîäíîé ãàçè-
ôèêàöèè, òî åñòü âî âòîðîì ñëó÷àå, êîãäà åãî âå-
ëè÷èíà íå ïðåâûøàåò çíà÷åíèÿ 0,05. Îäíàêî
ñëåäóåò îòäàâàòü ñåáå îò÷åò, ÷òî â ïðîñòðàíñòâå
ðåàêòîðà çîíû âèòðèôèêàöèè è ãàçèôèêàöèè
ðàçäåëåíû íå íàñòîëüêî, ÷òîáû ÷àñòü ýíåðãèè
ïëàçìåííîé ñòðóè íå ðàñõîäîâàëàñü íà ïðîöåññû
ãàçèôèêàöèè. Ïîýòîìó ïîëàãàåì, ÷òî â öåëîì
ïðåäëàãàåìàÿ òåõíîëîãèÿ ìîæåò îáåñïå÷èòü
ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà ãàçèôè-
êàöèè äîííûõ èëîâ ñ ïîêàçàòåëåì íå õóæå 0,1.
Òàêèì îáðàçîì, ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ ñëó÷à-
ÿõ, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ.6, ðàñõîä ïîëó÷àå-
ìîãî ñèíòåç-ãàçà íà ïðîèçâîäñòâî ýëåêòðîýíåð-
ãèè ñ ïîìîùüþ ãàçîäèçåëüíîé ýëåêòðîñòàíöèè
äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ïðîöåññà ãàçèôèêàöèè óãëå-
ðîäñîäåðæàùåé êîìïîíåíòû äîííîãî èëà
(ÐO2 + �QPL/0,8)/ ÝÝ = WÑÃ*/
� ÝÝ
0,1 WÑÃ*/0,3 ~ 0,33 WÑÃ* (21)
ñîñòàâëÿåò òîëüêî ÷àñòü îáùåãî îáúåìà åãî ïðî-
èçâîäñòâà. Â âàðèàíòå, ïðåäñòàâëåííîì ïîñëåä-
íåé ôîðìóëîé, ýòà ÷àñòü ñîñòàâëÿåò òðåòü ýíåð-
ãèè ïîëó÷àåìîãî ñèíòåç-ãàçà. Ïðè ïîëó÷åíèè
ýòèõ ñîîòíîøåíèé èñïîëüçîâàíà ôîðìóëà (17).
Îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ, íàïðè-
ìåð, äëÿ ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè
âíåøíèì ïîòðåáèòåëÿì, ÷òî áóäåò ñïîñîáñòâî-
âàòü êîììåðöèàëèçàöèè ýòîé ðàçðàáîòêè.
Äàëüíåéøåìó ïîâûøåíèþ ýôôåêòèâíîñòè
ïðåäëàãàåìîé òåõíîëîãèè ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü
ïåðåõîä ê áîëåå ýôôåêòèâíûì ìåòîäàì ïðîèç-
âîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè èç ïðîèçâîäèìîãî ñèí-
òåç-ãàçà. Ýòî ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ çíà÷åíèÿ
ÝÝ â ôîðìóëå (21) è, ñëåäîâàòåëüíî, ê äàëü-
íåéøåìó óìåíüøåíèþ äîëè ñèíòåç-ãàçà, èñïîëü-
çóåìîãî äëÿ ñàìîîáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû óñòàíîâêè
38 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
ãàçèôèêàöèè. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ òàêèå ïåð-
ñïåêòèâû àññîöèèðóþòñÿ, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ñ
òåõíîëîãèÿìè òîïëèâíûõ ýëåìåíòîâ [27], èìåþ-
ùèõ ñóùåñòâåííî áîëåå âûñîêèé ÊÏÄ, ÷åì ãà-
çîäèçåëüíûå ýëåêòðîñòàíöèè.
 çàêëþ÷åíèå ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü ÷óâñòâè-
òåëüíîñòü ïîëó÷àåìûõ îöåíîê îò âûáðàííîãî ñî-
ñòàâà óãëåðîäñîäåðæàùåãî ãàçèôèöèðóåìîãî ñû-
ðüÿ. Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ýòèõ èññëåäîâàíèé
òðåáóåò âàðüèðîâàíèÿ ñîñòàâà ñûðüÿ, à òàêæå áî-
ëåå ñòðîãî ó÷åòà äðóãèõ êîìïîíåíòîâ äîííîãî èëà
ñîãëàñíî äàííûì, íàïðèìåð, ðàáîòû [4]. Ýòî æå
îòíîñèòñÿ è ê äðóãèì âèäàì îïàñíûõ îòõîäîâ.
Äàííàÿ ðàáîòà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåòîäè÷åñêóþ
îñíîâó äëÿ ðàçâèòèÿ òàêèõ èññëåäîâàíèé.
Âûâîäû
Êîëè÷åñòâåííàÿ îöåíêà ýíåðãåòè÷åñêîé ýô-
ôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïàðîïëàçìåííîé êîíâåð-
ñèè äîííûõ èëîâ ñòàíöèé âîäîî÷èñòêè ñâèäå-
òåëüñòâóåò, ÷òî òåõíîëîãèè íà åå îñíîâå ìîãóò
ôóíêöèîíèðîâàòü â ðåæèìå, äîñòàòî÷íîì äëÿ
ýíåðãåòè÷åñêîãî ñàìîîáåñïå÷åíèÿ. Äåéñòâèòåëü-
íî, òåïëîòâîðíîñòü ñèíòåç-ãàçà â òàêîì ïðîöåñ-
ñå ñîñòàâëÿåò îêîëî 6 êÂò.÷/êã. Ýòà âåëè÷èíà
ñóùåñòâåííî ïðåâûøàåò òðåáóåìûå çàòðàòû
ýëåêòðîýíåðãèè íà ïðîèçâîäñòâî 1 êã ñèíòåç-ãà-
çà â ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ïðîöåññå, êîòîðûå íå
ïðåâûøàþò 1 êÂò.÷/êã. Òàêèì îáðàçîì, äàæå ñ
ó÷åòîì îòíîñèòåëüíî íèçêîãî êîýôôèöèåíòà èñ-
ïîëüçîâàíèÿ òîïëèâà (îêîëî 30 %) â ïðîöåññàõ
ãåíåðàöèè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè ñ ïîìîùüþ
ãàçîäèçåëüíîé ýëåêòðîñòàíöèè ýíåðãåòè÷åñêèå
çàòðàòû íà îáñëóæèâàíèå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ
óñòàíîâêè ïðåäïîëàãàþò èñïîëüçîâàíèå òîëüêî
÷àñòè ïîëó÷àåìîãî ñèíòåç-ãàçà. Ýòî ñîçäàåò õî-
ðîøèå ïðåäïîñûëêè äëÿ âûñîêîé ýíåðãåòè÷å-
ñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà ïåðåðàáîòêè ðàç-
ëè÷íûõ îòõîäîâ áëèçêîãî ñîñòàâà â óñëîâèÿõ
ìîáèëüíûõ óñòàíîâîê, òàê êàê ïðàêòè÷åñêè èñ-
êëþ÷àåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïðèâëå÷åíèÿ äîïîë-
íèòåëüíûõ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè.
Äîïîëíèòåëüíîå ñóùåñòâåííîå ïîâûøåíèå
ýôôåêòèâíîñòè êîíâåðñèè äîñòèãàåòñÿ ïðè ÷àñ-
òè÷íîì èçáûòî÷íîì ââåäåíèè â ÷èñëî ðåàãåíòîâ
êèñëîðîäà. Ýòî ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü ïîëíîìàñ-
øòàáíûé ïðîöåññ WTE — ïðîèçâîäñòâî äîïîë-
íèòåëüíîé ýëåêòðîýíåðãèè â ðåçóëüòàòå ïåðåðà-
áîòêè èëîâûõ îñàäêîâ ñòî÷íûõ âîä äàæå ñ ó÷å-
òîì äîïîëíèòåëüíîãî ðàñõîäà ýëåêòðè÷åñêîé
ýíåðãèè íà âèòðèôèêàöèþ ìèíåðàëüíîé ÷àñòè
äîííîãî èëà, ñîäåðæàùåãî â ñâîåì ñîñòàâå òÿæå-
ëûå ìåòàëëû.  ýêîíîìè÷åñêèõ ðåàëèÿõ íàöèî-
íàëüíîé ýêîíîìèêè ýòî áóäåò ñïîñîáñòâîâàòü
êîììåðöèàëèçàöèè òàêîãî ðîäà òåõíîëîãèé.
Âûïîëíåíèå íàñòîÿùåé ðàáîòû ïîääåðæàíî
Ìèíèñòåðñòâîì îáðàçîâàíèÿ è íàóêè Óêðàèíû
(ïðîåêò «Ðàçðàáîòêà ïàðî-ïëàçìåííîé òåõíîëî-
ãèè ïåðåðàáîòêè äîííûõ èëîâ ñòàíöèé àýðà-
öèè») è Íàöèîíàëüíîé àêàäåìèåé íàóê Óêðàèíû
(ïðîãðàììû «Ïåðñïåêòèâíûå èññëåäîâàíèÿ ïî ôè-
çèêå ïëàçìû, óïðàâëÿåìîìó òåðìîÿäåðíîìó ñèí-
òåçó è ïëàçìåííûì òåõíîëîãèÿì» è «Ôóíäàìåí-
òàëüíûå àñïåêòû âîçîáíîâëÿåìîé âîäîðîäíîé
ýíåðãåòèêè è òîïëèâíî-ýëåìåíòíûõ òåõíîëîãèé»).
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Æîâòÿíñêèé Â.À., Ïåòðîâ Ñ.Â., Êîëåñíèê Â.Â. è
äð. Êîíâåðñèÿ óãëåðîäñîäåðæàùåãî ñûðüÿ ñ ïðè-
ìåíåíèåì ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé // Ýíåðãîòåõ-
íîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2012. — ¹ 5. —
Ñ. 15–32.
2. Ïîñòàíîâëåíèå Êàáèíåòà Ìèíèñòðîâ Óêðàèíû îò 27
èþëÿ 2016 ã. ¹ 476 «Î ãîñóäàðñòâåííîì çàêàçå íà
íàó÷íî-òåõíè÷åñêèå (ýêñïåðèìåíòàëüíûå) ðàçðàáîò-
êè è íàó÷íî-òåõíè÷åñêóþ ïðîäóêöèþ â 2016 ãîäó».
3. Æîâòÿíñêèé Â.À., Îðëèê Â.Í., Ïåòðîâ Ñ.Â., ßêè-
ìîâè÷ Ì.Â. Îáùèå ïðèíöèïû ïåðåðàáîòêè îòõîäîâ
ñ èçâëå÷åíèåì èõ ýíåðãåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà íà
îñíîâå ïëàçìåííûõ òåõíîëîãèé. 1. Ýêîëîãè÷åñêèå
òðåáîâàíèÿ, òåðìîäèíàìèêà ïðîöåññà è åãî ýíåðãå-
òè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü // Ýíåðãîòåõíîëîãèè è
ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2015. — ¹ 4. — Ñ. 24–46.
4. Áîíäàð Î.²., Ëîçîâ³öüêèé Ï.Ñ., Ìàøêîâ Î.À., Ëî-
çîâ³öüêèé À.Ï. Åêîëîã³÷íèé ñòàí íàêîïè÷åíèõ
îñàä³â ñò³÷íèõ âîä ì. Êèºâà // Åêîëîã³÷í³ íàóêè.
— 2014. — ¹ 7. — Ñ. 38–53.
5. Æîâòÿíñüêèé Â.À., Äóäíèê Î.Ì., ßêèìîâè÷ Ì.Â.
Îäåðæàííÿ ñèíòåç-ãàçó ç áóðîãî âóã³ëëÿ òà ìóëó ç
âèêîðèñòàííÿì ïàðîâîãî ïëàçìîòðîíà // Íîâèíè
åíåðãåòèêè. — 2015. — ¹ 4. — Ñ. 26–28.
6. Ðàâè÷ Ì.Á. Ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òîïëè-
âà. — Ì. : Íàóêà, 1977. — 258 ñ.
7. Æîâòÿíñüêèé Â.À., ßêèìîâè÷ Ì.Â. Ïëàçìîâ³ òåõ-
íîëî㳿 êîíâåðñ³¿ â³äíîâëþâàëüíî¿ ñèðîâèíè ÿê
ïðèêëàä âèð³øåííÿ ïðîáëåìè ïåðåðîáêè ìóëîâèõ
îñàä³â ñò³÷íèõ âîä // Âîäåíü â àëüòåðíàòèâí³é
åíåðãåòèö³ òà íîâ³òí³õ òåõíîëîã³ÿõ / Çà ðåä.
Â.Â.Ñêîðîõîäà, Þ.Ì. Ñîëîí³íà. — Êè¿â : ʲÌ,
2015. — Ñ. 75–83.
8. Âàòîëèí Í.À., Ìîèñååâ Ã.Ê., Òðóñîâ Á.Ã. Òåðìîäè-
íàìè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå â âûñîêîòåìïåðàòóð-
íûõ íåîðãàíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ. — Ì. : Ìåòàëëóð-
ãèÿ, 1994. — 353 ñ.
9. Ïðèãîæèí È., Êîíäåïóäè Ä. Ñîâðåìåííàÿ òåðìî-
äèíàìèêà. Îò òåïëîâûõ äâèãàòåëåé äî äèññèïàòèâ-
íûõ ñòðóêòóð. — Ì. : Ìèð, 2002. — 461 ñ.
10. Ãðèì Ã. Ñïåêòðîñêîïèÿ ïëàçìû. — Ì. : Àòîìèç-
äàò, 1969. — 452 ñ.
11. Drawin H.W. Validity conditions for local thermo-
dynamic equilibrium // Zeit. fur Physik. — 1969.
— Bd. 228. — S. 99–119.
12. Áèáåðìàí Ë.Ì., Âîðîáüåâ Â.Ñ., ßêóáîâ È.Ò. Êè-
íåòèêà íåðàâíîâåñíîé íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàç-
ìû. — Ì. : Íàóêà, 1982. — 375 c.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 39
13. Æîâòÿíñüêèé Â.À., Ëåëþõ Þ.²., Òêà÷åíêî ß.Â.
Âïëèâ ïåðåíåñåííÿ âèïðîì³íþâàííÿ íà â³äõèëåííÿ
â³ä ð³âíîâàæíîãî ñòàíó ù³ëüíî¿ åëåêòðîäóãîâî¿
ïëàçìè: êðèòåð³àëüíèé ï³äõ³ä // Óêð. ô³ç. æóðí.
— 2012. — Ò. 57, ¹ 3. — Ñ. 311–321.
14. Æîâòÿíñüêèé Â.À. Âïëèâ ôàêòîð³â íåð³âíî-
âàæíîñò³ íà ðîçïàä åëåêòðîäóãîâî¿ ïëàçìè. 1. Äè-
ôóç³éí³ ïðîöåñè â îá’ºì³ ïëàçìè // Óêð. ô³ç.
æóðí. — 1999. — Ò. 44, ¹ 11. — Ñ. 1364–1370;
2. Ðîëü ïðèñò³ííèõ ïðîöåñ³â // Òàì ñàìî. —
2000. — Ò. 45, ¹ 1. — Ñ. 50–56; 3. Ðîëü âè-
ïðîì³íþâàííÿ ³ ðîçøèðåííÿ ïëàçìè // Òàì ñàìî.
— 2000. — Ò. 45, ¹ 2. — Ñ. 236–242.
15. Äîáðîõîòîâ Í.Í. Ðàñ÷åò ãàçîãåíåðàòîðîâ è ãåíå-
ðàòîðíîãî ïðîöåññà. — Ïåòðîãðàä, 1922. — 33 ñ.
16. Ñòðóãîâùèêîâ Ä.Ï. Ðàñ÷åò ãåíåðàòîðíîãî ãàçà ïî
ìåòîäó ïðîô. Í.Í.Äîáðîõîòîâà // Ìåòàëëóðã.
— 1929. — ¹ 1. — Ñ. 30–34.
17. Äîáðîõîòîâ Í.Í., Êîïûòîâ Â.Ô. Òåîðèÿ è ðàñ÷åò
ãàçîãåíåðàòîðíîãî ïðîöåññà // Òåîðèÿ è ïðàêòè-
êà ìåòàëëóðãèè. — 1937. — ¹ 1. — Ñ. 25–40.
18. Äåøàëèò Ã.È. Ðàñ÷åòû ïðîöåññîâ ãàçèôèêàöèè òîïëè-
âà. — Õàðüêîâ : Èçä-âî Õàðüê. óí-òà, 1959. — 168 ñ.
19. Äîáðîõîòîâ Í.Í. Ê äèíàìèêå äèôôóçèîííûõ ïðî-
öåññîâ. — Êèåâ : Èçä-âî ÀÍ ÓÑÑÐ, 1948. — 30 ñ.
20. Ãèíçáóðã Ä.Á. Ãàçèôèêàöèÿ íèçêîñîðòíîãî òîïëè-
âà. — Ì. : Ïðîìñòðîéèçäàò, 1950. — 172 ñ.
21. Directive 2000/76/EC of the European Parliament
and of the Council of 4 December 2000 on the incin-
eration waste // Official Journal of the European
Communities. — 2000. — Vol. 332. — P. 91–111.
22. Ìèõàéëîâ Á.È. Ðåãåíåðàöèÿ òåïëà â ïàðîâèõðå-
âûõ ýëåêòðîäóãîâûõ ïëàçìîòðîíàõ. Àâòîïëàçìî-
òðîíû // Òåïëîôèçèêà è àýðîìåõàíèêà. — 2005.
— Ò. 12, ¹ 1. — Ñ. 135–148.
23. Äîíñêîé À.Â., Êëóáíèêèí Â.Ñ., Ñàëàíãèí À.À.
Âëèÿíèå äâèæåíèÿ ãàçà íà õàðàêòåðèñòèêè äâóõ-
òåìïåðàòóðíîé àðãîíîäóãîâîé ïëàçìû â êàíàëå
// Æóðí. òåõí. ôèçèêè. — 1983. — Ò. 53, ¹ 4.
— Ñ. 670–676.
24. Àíüøàêîâ À.Ñ., Óðáàõ Ý.Ê., Ðàäüêî Ñ.È. è äð.
Ïàðîâîäÿíîé ïëàçìîòðîí äëÿ ãàçèôèêàöèè òâåð-
äûõ òîïëèâ // VIII Âñåðîñ. êîíô. ñ ìåæäóíàð.
ó÷àñòèåì «Ãîðåíèå òâåðäîãî òîïëèâà» (Íîâîñè-
áèðñê, 13–16 íîÿá. 2012 ã.). — Íîâîñèáèðñê :
Èí-ò òåïëîôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ, 2012. — Ñ. 61–64.
25. Âåðáîâñêèé Â.Ñ. Âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ ãàçî-
äèçåëüíûõ ýëåêòðîñòàíöèé â Óêðàèíå // Ýêîòåõ-
íîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2003. — ¹ 1. —
Ñ. 13–18.
26. Leal-Quiros E. Plasma Processing of Municipal
Solid Waste // Brazilian Journal of Physics. —
2004. — Vol. 34, ¹ 4B. — P. 1587–1593.
27. Äóäíèê À.Í. Íàïðàâëåíèÿ èñïîëüçîâàíèÿ è ðàç-
âèòèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòàíîâîê íà òîïëèâíûõ
ýëåìåíòàõ // Òåïëîâàÿ ýíåðãåòèêà / Ïîä ðåä.
Ï.Îìåëÿíîâñêîãî, È.Ìûñàêà. — Ëüâîâ : Óêð.
òåõíîëî㳿, 2010. — Ñ. 346–358.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.04.16
40 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Æîâòÿíñüêèé Â.À., ÷ë.-êîð. ÍÀÍ Óêðà¿íè, äîêò. ô³ç.-ìàò. íàóê,
Îðëèê Â.Ì., êàíä. òåõí. íàóê,
Ïåòðîâ Ñ.Â., äîêò. òåõí. íàóê, ßêèìîâè÷ Ì.Â.
²íñòèòóò ãàçó ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â
âóë. Äåãòÿð³âñüêà, 39, 03113 Êè¿â, Óêðà¿íà, e-mail: zhovt@ukr.net
Çàãàëüí³ ïðèíöèïè ïåðåðîáêè â³äõîä³â
ç âèëó÷åííÿì ¿õíüîãî åíåðãåòè÷íîãî ïîòåíö³àëó
íà îñíîâ³ ïëàçìîâèõ òåõíîëîã³é. 2. Ãàçèô³êàö³ÿ ìóëîâèõ
îñàä³â ñòàíö³é âîäîî÷èùåííÿ
Ðîáîòó ïðèñâÿ÷åíî ðîçâèòêó òåõíîëîã³é ïåðåðîáêè íåáåçïå÷íèõ âóãëåöåâì³ñíèõ
â³äõîä³â, ó ïåðøó ÷åðãó, ìóëîâèõ îñàä³â ñòàíö³é âîäîî÷èùåííÿ ³ç çàñòîñóâàííÿì ïëàç-
ìîâèõ äæåðåë åíåð㳿. Ñòàâèëàñÿ çàäà÷à ðîçøèðåííÿ ïåðñïåêòèâ ¿õíüîãî âèêîðèñòàííÿ
íà îñíîâ³ ìîæëèâîñò³ êîìåðö³àë³çàö³¿ çàïðîïîíîâàíèõ òåõíîëîã³é. ³äïîâ³äíî äî òåðìî-
äèíàì³÷íîãî ï³äõîäó, çàïðîïîíîâàíîãî â ïåðø³é ÷àñòèí³ ö³º¿ ðîáîòè, âèêîíàíî îö³íêè
ïðîäóêòèâíîñò³ òà åíåðãåòè÷íî¿ åôåêòèâíîñò³ òàêèõ óñòàíîâîê ãàçèô³êàö³¿ â çàëåæíîñò³
â³ä ïîòóæíîñò³ âèêîðèñòîâóâàíèõ ïëàçìîòðîí³â. Ïîêàçàíî, ùî â ñòåõ³îìåòðè÷íîìó ç
òî÷êè çîðó âèðîáíèöòâà ñèíòåç-ãàçó ðåæèì³ åíåðãåòè÷í³ âèòðàòè íà çä³éñíåííÿ ïðîöåñó
ãàçèô³êàö³¿ áëèçüê³ äî ð³âíÿ åíåð㳿 â³ä îäåðæóâàíîãî ñèíòåç-ãàçó. Öå ñòâîðþº õîðîø³
ïåðåäóìîâè äëÿ âèñîêî¿ åíåðãåòè÷íî¿ åôåêòèâíîñò³ ïðîöåñó ïåðåðîáêè ð³çíèõ â³äõîä³â
áëèçüêîãî ñêëàäó â óìîâàõ ìîá³ëüíèõ óñòàíîâîê, îñê³ëüêè ïðàêòè÷íî âèêëþ÷àºòüñÿ íå-
îáõ³äí³ñòü çàëó÷åííÿ äîäàòêîâèõ äæåðåë åíåð㳿. Ó ðåæèì³ äîäàòêîâîãî ââåäåííÿ â
References
1. Zhovtyansky V.A., Petrov S.V., Kolesnyk V.V.,
Orlyk V.N., Lelyukh Ju.Y., Nevzglyad Y.O.,
Goncharuk Ju.A., Iakymovych M.V. Conversion of
carbonaceous renewable raw materials by using
plasma technology, Energotehnologii i resurso-
sberezhenie [Energy Technologies and Resource
Saving], 2012, (5), pp. 15–32. (Rus.)
2. Postanovlenie Kabineta Ministrov Ukrainy ot 27 ijulja
2016 g. ¹476 «O gosudarstvennom zakaze na
nauchno-tehnicheskie (jeksperimental’nye) razrabotki
i nauchno-tehnicheskuju produkciju v 2016 godu».
3. Zhovtyansky V.A., Orlyk V.N., Petrov S.V.,
Iakymovych M.V. [The General Principles of Waste
Processing with Recovery of their Energy Potential
on the Basis of Plasma Technologies. Part I. Envi-
ronmental Requirements, the Thermodynamics of
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 41
ïðîöåñ ãàçèô³êàö³¿ êèñíþ âèòðàòè ñèíòåç ãàçó íà âëàñí³ ïîòðåáè óñòàíîâêè ñêëàäàþòü
áëèçüêî 30 %. ×àñòèíà, ùî çàëèøèëàñÿ, ìîæå âèêîðèñòîâóâàòèñÿ äëÿ âèðîáíèöòâà
åëåêòðè÷íî¿ åíåð㳿 çîâí³øí³ì ñïîæèâà÷àì, ùî áóäå ñïðèÿòè êîìåðö³àë³çàö³¿ ðîçðîá-
êè. Òàêèì ÷èíîì, â çàïðîïîíîâàíîìó âàð³àíò³ òåõíîëîã³ÿ ïåðåðîáêè â³äïîâ³äຠçà-
ãàëüí³é ³äå¿ çíà÷íî¿ ê³ëüêîñò³ ïóáë³êàö³é ó ñâ³òîâ³é ë³òåðàòóð³, â³äîì³é ÿê Waste to
Energy. Áèáë. 27, ðèñ. 6, òàáë. 5.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: àëüòåðíàòèâí³ ãàçîâ³ ïàëèâà, ñèíòåç-ãàç, ïëàçìî-ïàðîâà ãàçèô³êàö³ÿ,
ïëàçìîòðîí, íåáåçïå÷í³ â³äõîäè, ìóëîâ³ îñàäè ñòàíö³é âîäîî÷èùåííÿ, â³òðèô³êàö³ÿ.
Zhovtyansky V.A., Corr. Member of National Academy of Sciences of Ukraine,
Doctor of Physical and Mathematical Sciences,
Orlyk V.N., Candidate of Technical Sciences,
Petrov S.V., Doctor of Technical Sciences, Iakymovych M.V.
The Gas Institute of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev
39, Degtyarivska Str., 03113 Kiev, Ukraine, e-mail: zhovt@ukr.net
The General Principles of Waste Processing
with Recovery of their Energy Potential on the Basis
of Plasma Technologies. Part I². Gasification of the
Sewage Sludge of Wastewater Treatment Plants
The work is dedicated to the development of technologies for processing of carbon-contain-
ing hazardous waste, in first of all — the sewage sludge of wastewater treatment plants,
based on the use of plasma energy sources. The aim was to enhance prospects of their use
on the basis of opportunities for commercialization of the proposed technology. In accor-
dance with the thermodynamic approach proposed in the first part of this paper, evaluate
performance of the facilities of gasification based on the use of plasma-steamevaluate per-
formance of the facilities of gasification based on the use of plasma-steam technology de-
pending on the power used by the plasma torches as well as their energy efficiency was
performed. It is shown that in the stoichiometric mode of the synthesis gas production the
energy costs of the gasification process are close to the level of the synthesis gas energy to
be obtained. This provides good preconditions for high energy efficiency of processing of
various wastes of similar composition in conditions of mobile equipments, as practically
eliminated the need for additional sources of energy. In the mode of additional introduc-
tion of oxygen in gasification process, the consumption of synthesis gas for own needs
equipments, is about 30 %. The rest can be used for the production of electricity to exter-
nal consumers that will promote commercialization of development. Thus, in the proposed
variant the processing technology correspond to the general idea of numerous publications
in the world literature, known as the Waste to Energy. Bibl. 27, Fig. 6, Tab. 5.
Key words: alternative gas fuel, plasma-steam gasification, plasma torch, synthesis gas,
hazardous waste, sewage sludge of wastewater treatment plants, vitrification.
the Process and its Energy Efficiency], Jenergoteh-
nologii i resurso- sberezhenie [Energy Technologies
and Resource Saving], 2015, (4), pp. 24–46. (Rus.)
4. Bondar O.I., Lozovic’ky P.S, Mashkov O.A.,
Lozovic’ky A.P. [Ecological state of accumulated
sewage sludge in Kiev], Ekologichni nauky, 2014,
(7), pp. 38–53. (Rus.)
5. ZhovtyanskyV.A, Dudnyk O.M., Iakymovych M.V.
Oderzhannja sintez-gazu z burogo vug³llja ta mulu z
vikoristannjam parovogo plazmotrona, Novyny
energetyky, 2015, (4), pp. 26–28. (Ukr.)
6. Ravich M.B. [Efficiency of fuel use], Moscow :
Nauka, 1977, pp. 258. (Rus.)
7. Zhovtyansky V.A., Iakymovych M.V. Plazmov³
tehnolog³¿ konvers³¿ v³dnovljuval’no¿ sirovini jak
priklad vir³shennja problemi pererobki mulovih
osad³v st³chnih vod, In: Voden’ v al’ternativn³j en-
ergetic³ ta nov³tn³h tehnolog³jah / Ed. V.V.Sko-
rohoda, Ju.M. Solon³na, Kiev : K²M, 2015, pp.
75–83. (Ukr.)
8. Vatolin N.A., Moiseev G.K., Trusov B.G. [Thermo-
dynamic modeling in high temperature inorganic
systems], Moscow : Metallurgy, 1994, 353 p.
(Rus.)
9. Prigozhin I., Kondepudi D. [Modern Thermodynam-
ics. From Heat Engines to dissipative structures],
Moscow : Mir, 2002, 461 p. (Rus.)
10. Grim G. Spektroskopija plazmy, Moscow : Atomizdat,
1969, 452 p. (Rus.)
11. Drawin H.W. [Validity conditions for local thermo-
dynamic equilibrium], Zeit. fuer Physik, 1969,
(228), pp. 99–119. (De)
12. Biberman L.M., Vorob’ev V.S., Jakubov I.T.
Kinetika neravnovesnoj nizkotemperaturnoj plazmy,
Moscow : Nauka, 1982, 375 p. (Rus.)
13. Zhovtyansky V.A., Lelyuh Yu.²., Tkachenko Ya.V.
Vplyv perenesennja vyprominjuvannja na vidhy-
lennja vid rivnovazhnogo stanu shhil’noi’ elektro-
dugovoi’ plazmy: kryterial’nyj pidhid, Ukrai’ns’kyj
fizychnyj zhurnal, 2012, 57 (3), pp. 311–321. (Ukr.)
14. Zhovtyansky V.A. Vplyv faktoriv nerivnovazhnosti
na rozpad elektrodugovoji plazmy. 1. Dyfuzijni
procesy v objemi plazmy, Ukrainskyj fizychnyj
zhurnal,1999, 44 (11), pp. 1364–1370. (Ukr.) 2.
Rol’ prystinnyh procesiv, Ukrainskyj fizychnyj
zhurnal, 2000, 45 (1), pp. 50–56. (Ukr.) 3. Rol’
vyprominjuvannja i rozshyrennja plazmy, Ukrain-
skyj fizychnyj zhurnal, 2000, 45 (2), pp.
236–242. (Ukr.)
15. Dobrohotov N.N. Raschet gazogeneratorov i genera-
tornogo processa, Petrograd, 1922, 33 p. (Rus.)
16. Strugovshhikov D.P. Raschet generatornogo gaza po
metodu prof. N.N. Dobrohotova, Metallurg, 1929,
(1), pp. 30–34. (Rus.)
17. Dobrohotov N.N., Kopytov V.F. Teorija i raschet
gazogeneratornogo processa, Teorija i praktika
metallurgiji, 1937, 1, pp. 25–40. (Rus.)
18. Deshalit G.I. Raschety processov gazifikacii topliva,
Kharkov : Izdatelstvo Khrkovskogo universiteta,
1959, 168 p. (Rus.)
19. Dobrohotov N.N. K dinamike diffuzionnyh proces-
sov, Kiev : Izdatel’stvo AN USSR, 1948, 30 p. (Rus.)
20. Ginzburg D.B. Gazifikacija nizkosortnogo topliva,
Moscow : Promstrojizdat, 1950, 172 p. (Rus.)
21. Directive 2000/76/EC of the European Parliament
and of the Council of 4 December 2000 on the incin-
eration waste, Official Journal of the European
Communities, 2000, 332, pp. 91–111.
22. Mihajlov B.I. Regeneracija tepla v parovihrevyh
jelektrodugovyh plazmotronah. Avtoplazmotrony,
Teplofizika i ajeromehanika, 2005, 12 (1), pp.
135–148. (Rus.)
23. Donskoj A.V., Klubnikin V.S., Salangin A.A.
Vlijanie dvizhenija gaza na harakteristiki
dvuhtempera-turnoj argonodugovoj plazmy v
kanale, Zhurnal tehnicheskoj fiziki, 1983, 53 (4),
pp. 670–676. (Rus.)
24. Anshakov A.S., Urbah Je.K., Rad’ko S.I., Urbah A.Ye.,
Faleev V.A. Parovodjanoj plazmotron dlja gazifikacii
tverdyh topliv, 8th Vserossijskaja konferencija s
mezhdunarodnym uchastiem «Gorenie tverdogo
topliva» (Novosibirsk, 13–16 nojabrja 2012 g.),
Novosibirsk : Institut teplofiziki im. S.S.Kuta-
teladze SO RAN, 2012, pp. 61–64. (Rus.)
25. Verbovskij V.S. Vozmozhnosti primenenija gazo-
dizel’nyh jelektrostancij v Ukraine, Jekotehno-
logii i resursosberezhenie [Ecotechnologies and Re-
source Saving], 2003, (1), pp. 13–18. (Rus.)
26. Leal-Quiros E. Plasma Processing of Municipal
Solid Waste, Brazilian Journal of Physics, 2004, 34
(4B), pp. 1587–1593.
27. Dudnyk A.N. Napravlenija ispolzovanija i razvitija
energeticheskih ustanovok na toplivnyh elementah,
Teplovaja energetika / Ed. P.Omeljanovskogo,
I.Mysaka, L’vov : Ukr. tehnolog³¿, 2010, pp.
346–358. (Ukr.)
Received April 28, 2016
42 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
|