Нефтекокс — топливо будущего?

Спираль роста цен на энергоносители, помимо всего прочего, угрожает существованию кирпично-черепичной отрасли в США. В данной статье нефтяной кокс представлен как недорогая альтернатива природному газу, в связи с чем обсуждаются технические возможности его применения. В качестве безопасного, надежного и рентабельного технического решения предлагается система сжигания нефтекокса, испытания которой проводились компаниями Ceric/Beralmar.

1. Введение

Независимо от обстоятельств, которые взвинтили цены на природный газ до рекордной отметки, сейчас стало совершенно ясно, что расценки в 5-6 долларов за миллион британских тепловых единиц (MMBTU) в кирпичной отрасли США уже никогда не вернутся. Соответственно, нет своевременнее и непреодолимее вопроса, чем: «Что можно сделать, чтобы отразить удар спиралевидного роста цен на топливо в этом энергозависимом бизнесе?» Предыдущие усилия по сдерживанию волны роста цен, такие как газификация угля, похоже, только на время решали куда более коварную проблему. В то время как сейчас в США проводится масса исследований, связанных с альтернативным топливом, компания Ceric, Inc. выбрала путь, следуя по которому, можно использовать существующую технологию, что даст куда более продолжительное и незамедлительное облегчение для производителей кирпича.

2. Нефтяной кокс

Ряд североамериканских производителей кирпича могут быть косвенно знакомы с нефтяным коксом (нефтекоксом); и, тем не менее, мало кому известен его потенциал для кирпичной промышленности. Что удивительно, на данный момент в мире действует около 85 заводов, выпускающих грубокерамические изделия, на которых в качестве основного топлива в туннельных печах используется нефтекокс. По различным оценкам, производство нефтекокса в мире растет на 3-4% в год и в перспективе, в последующие несколько лет превысит 100 млн. тонн [1, 2]. Рост производства нефти, в комбинации со снижением качества нефти-сырца и растущего спроса на бензин и другие виды топлива, служит главной причиной все больших запасов нефтекокса. Значительные объемы производимого нефтекокса в настоящее время идут на производство энергии. Соединенные Штаты сейчас производят около трех четвертых мирового запаса нефтекокса [2]. Помимо крупного экспортного рынка, американский нефтекокс используется в качестве топлива на нефтеперерабатывающих заводах и в меньшей степени на цементных заводах и электростанциях.

2.1. Свойства

Нефтекокс — это твердая высокоуглеродистая фракция, получаемая в виде кокса из тяжелого нефтяного осадка, который образуется в процессе перегонки. Теплотворная способность обычного нефтекокса составляет от 14 000 до 15 000 BTU/фунт (около 32 565-34 987 кДж/кг), при этом содержание золы очень мало — всего 0,5%. Как правило, летучесть нефтекокса составляет порядка 5%. В отличие от угля, нефтекокс очень устойчивое топливо, безопасное в пылевидном состоянии. В зависимости от сырья нефтекокс может содержать от 2 до 6% серы. Что касается содержания и негативного влияния металлических микроэлементов и других потенциально опасных компонентов, то этот вопрос не был достаточно изучен из-за отсутствия каких-либо строгих природоохранных норм в странах, на кирпичных заводах которых применяется нефтекокс. Дополнительным недостатком является то, что процесс восстановления может привести к получению нефтекокса с содержанием влаги, близким к 12%. В подобных условиях абсолютно необходима сушка, поскольку содержание влаги в нефтекоксе, использующемся в качестве печного топлива, должно быть не более 1 %.

И хотя вопрос о содержании серы, очевидно, представляет потенциальное препятствие для установки и эксплуатации печной системы сжигания нефтекокса, сама цель, конечно же, достижима. Поскольку стандарты качества воздуха в США могут меняться от штата к штату или даже от страны к стране, необходимо инициировать обсуждение данного вопроса на местном уровне. В зависимости от уровня содержания соединений серы (SOJ в топочных газах на рынке можно подобрать подходящий скруббер, который позволит сократить выбросы до уровня, меньшего оговоренного в превалирующих нормах или допусках.

2.2. Экономические данные

Из-за сравнительно дешевого природного газа большого внимания изучению альтернативных видов топлива в кирпичной индустрии США не придавалось. Резкое изменение ситуации с ценами на газ и его доступностью заставило эту отрасль вплотную заняться изучением альтернативных источников топлива. В существовании иной технологии топки обжиговой печи и больших запасов дешевого нефтекокса может крыться ответ на топливную дилемму, с которой столкнулись производители грубокерамических изделий.

Несмотря на некоторые потенциальные трудности, нефтекокс — это готовый дешевый источник энергии. Для примера: за прошедшие несколько лет расценки на обычном нефтеперерабатывающем заводе США выросли с 0,20 до 1,00 доллара за миллион британских тепловых единиц. Сегодня регулярные поставки на кирпичный завод, расположенный в радиусе 100 миль от нефтеперерабатывающего завода, проводятся по цене, включающей доставку, порядка 2 долларов США за миллион британских тепловых единиц. Тем не менее, можно с большой уверенностью утверждать, что соглашение о поставках лучше заключать через посредника, а не напрямую с нефтеперерабатывающим заводом.

2.3. Технические возможности использования

Современная испанская система сжигания нефтекокса (Ceric/Beralmar) хорошо показала себя в обжиговых печах для грубокерамической продукции и может быть охарактеризована как простая, надежная и экологически чистая. Тонкоизмельченный нефтекокс, находящийся, в основном, во взвешенном состоянии, циркулирует по замкнутой трубе и поступает в распределительные коллекторы, расположенные на крыше печи. Смесь из воздуха и кокса дозируется через коллекторы и подается к многочисленным горелкам, установленным наверху печи. В туннельную печь, где производится обжиг грубокерамической продукции, нефтекокс фактически может быть введен, начиная с 1400Т (76СГС). В данных рабочих условиях суммарная топливная смесь на 70% состоит из нефтекокса и на 30% из природного газа. Существует два варианта работы системы сжигания нефтекокса:

В первом случае нефтекокс подается во вращающуюся мельницу, которая связана с вентилятором. Когда нефтекокс размолот достаточно мелко, чтобы находиться во взвешенном состоянии, он засасывается вентилятором по трубопроводу и распределяется по многочисленным коллекторам системы. При этом влажность нефтекокса не должна превышать 10-12%. Тонкоизмельченный нефтекокс подсушивается горячим воздухом, который, как правило, отбирается от системы отходящей теплоты обжиговой печи и циркулирует в мельнице.

Во втором варианте используется предварительно помолотый нефтекокс, высушенный до уровня влажности не более 1%. Сухое, тонкоизмельченное топливо пневматически подается в бункер для хранения на территории завода. При необходимости вентилятор системы будет нагнетать подготовленный материал через специальный клапан в днище бункера.

Последний вариант является лучшей альтернативой, если можно организовать надежную, постоянную и экономичную подачу нефтекокса требуемой тонкости помола с низкой влажностью. Если нет возможности подготовить материал, используется первый вариант, но при этом считается, что влажность обсуждаемого нефтекокса менее 12%, a HGI (коэффициент размолоспособности по Хардгрову) больше 40.

3. Промышленные испытания

В первой половине 2006 г. специалисты Ceric, Inc. установили урезанный вариант системы сжигания нефтекокса на действующей туннельной печи Ceric завода Taylor Clay Products в Солсбери, штат Северная Каролина. Данная программа испытаний преследовала в основном две цели, а именно: оценить влияние нефтекокса на цвет кирпича и на содержание выбросов в отходящих газах.

Опытный образец занимал 40% от всей зоны нагрева и позволял моделировать ситуацию, когда бы он занимал все 100%, что достигалось перемещением горелок вниз по мере приближения вагонеток к зоне обжига. Подобная методология испытаний давала хорошее представление того, что можно ожидать от всей системы сжигания нефтекокса. Во время испытаний на заводе Taylor Clay взяли серию проб дымовых газов с применением жидкой извести. Вкратце, пробы дымовых газов показали, что введение жидкой извести способствует снижению содержания серы до приемлемых уровней. Также, по сравнению со стандартной кладкой из красного кирпича, обожженного с применением природного газа, в цвете красного кирпича, обожженного в испытаниях обжиговой печи с нефтекоксом, каких-либо существенных или нежелательных отличий замечено не было. В период испытаний предприятие Taylor Clay Products любезно приняло группу независимых специалистов из ассоциации производителей кирпича, пожелавших наблюдать за монтажом и рабочей деятельностью специалистов Ceric/Beralmar на месте испытаний. На основании результатов испытаний и в преддверии получения окончательного разрешения Taylor Clay сделала заказ на поставку новой туннельной печи на базе технологии сжигания нефтекокса. Ввод в эксплуатацию новой печи намечен на октябрь 2006 г., после чего в декабре последует пуск системы сжигания нефтекокса.

Руководство предприятия United Brick & Tile в Аделе, штат Айова, также сделало выбор в пользу системы сжигания нефтекокса, которая будет установлена на заводе, строящемся сейчас при участии компании Ceric. В декабре 2006 г. данная печь будет сдана в эксплуатацию.

4. Выводы

Увеличение цен на кирпичную продукцию, позволяющее частично компенсировать существенный рост затрат на топливо, может принести временное облегчение, но на деле это всего лишь паллиативная мера, которая, по существу, устраняет симптом, но не проблему. Вне всякого сомнения, цена и доступность топлива представляют собой основное препятствие к долгосрочной жизнеспособности и росту компании в облицовочной отрасли в условиях острой конкурентной борьбы. Система сжигания нефтекокса безопасна, она прошла испытания и признана рентабельной. Правда, ее применение может и не удовлетворить потребности каждого производителя кирпичной продукции, и, тем не менее, для многочисленных производителей эта система даст прекрасную возможность сократить затраты, окупить свое внедрение и сохранить качество продукции.

« Назад к списку статей