Якимович М. В. Розробка та дослідження процесу конверсії вуглецевмісної сировини з використанням плазмових технологій

У дисертаційній роботі визначені потенційні показники енергетичної ефективності процесів конверсії небезпечних відходів як відновлюваної вуглецевмісної сировини з використанням плазмо-парових технологій. Ставилась задача їх оптимізації на прикладі газифікації донних мулів станцій аерації з точки зору подальшої комерціалізації таких технологій. Для успішної комерціалізації цих технологій важливо добитись високої енергетичної ефективності – так щоб отримуваний в результаті газифікації енергетичний ресурс був достатнім не тільки для енергетичного самозабезпечення роботи газифікатора, а й для виробництва додаткової енергії зовнішнім споживачам. Саме на вирішення цієї проблеми орієнтована, в кінцевому рахунку, ця дисертаційна робота. Експериментальні дослідження проводилися на установці для газифікації вуглецевмісної сировини на основі серійного малопотужного плазмотрона «Мультиплаз-3500». Вона була створена в Інституті вугільних енерготехнологій НАН України спільно з Інститутом газу НАН України. Проведено плазмо-парову газифікацію швидкозростаючих водоростей, водомулової суміші, донного мулу, бурого вугілля, твердих побутових відходів та біоетанолу. Показано, що всі вони в умовах такого процесу є джерелом збагаченого воднем синтез-газу. Досліджено процес плазмової конверсії 60%-го розчину етанолу. Показано, що паливні витрати на виробництво водню при конверсії етанолу складають, – 16.50 грн/л, при вартості водню 37,5 грн/л. Отримана в результаті термодинамічних розрахунків кількісна оцінка енергетичної ефективності процесу плазмо-парової конверсії донних мулів станцій водоочищення. Вона свідчить, що технології на її основі можуть функціонувати в режимі, близькому до енергетичного самозабезпечення. Визначено, що додаткове істотне підвищення енергетичної ефективності конверсії досягається при частковому надлишковому введенні в число реагентів кисню. Це дозволяє виробляти додаткову електроенергію в результаті переробки мулових осадів стічних вод навіть з урахуванням додаткової витрати електричної енергії на вітрифікацію мінеральної частини донного мулу, що містить в своєму складі важкі метали. В економічних реаліях національної економіки це буде сприяти комерціалізації такого роду технологій. З урахуванням визначених показників газифікації цього процесу був підготовлений конкурсний проект «Розроблення паро-плазмової технології переробки донних мулів станцій аерації» за підтримки Міністерства освіти і науки України. Він отримав статус державного замовлення відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 27 липня 2016 р. №476 «Про державне замовлення на науково-технічні (експериментальні) розробки та науково-технічну продукцію у 2016 році». Нині цей проект активно виконується Інститутом газу НАН України.