RIATOMSK.RU
+8°C
16 апреля 2021  |  
18:11
  |  
+8°C
12:29  26 февраля 2021 г.

Инженеры ТПУ "строят" цифровое производство полукокса для кемеровчан

Тайлашева Елена Владимировна
© Администрация Кемеровской областиИнженеры ТПУ строят цифровое производство полукокса для кемеровчан

ТОМСК, 26 фев – РИА Томск, Елена Тайлашева. Теплоэнергетики Томского политехнического университета (ТПУ) спроектируют производство полукокса для кемеровской угледобывающей компании. Оригинальная технология уже проверена на лабораторной установке. Промышленная установка – мощностью 100 кг в час – сначала будет создана в "цифре": виртуальный прототип позволит сэкономить заказчику миллионы рублей.

Дешевое сырье – дорогой продукт

"Зеленая" энергетика медленно, но верно "откусывает" долю на рынке у традиционных источников энергии. Больше всех страдает уголь – как самый "черный" из них, ощутимо загрязняющий окружающую среду и атмосферу. Как следствие – в Европе от него массово отказываются, цена на рынке все падает и падает…

"При этом объемы добычи не сокращаются – игроки не хотят уходить с рынка. Предложение превышает спрос, в итоге сейчас один килограмм кемеровского угля стоит один рубль. И многие угольные компании задумались: как повысить добавленную стоимость угля? Уголь как сырье дешев, как продукт – дорог", – рассказывает Роман Табакаев, научный сотрудник Инженерной школы энергетики ТПУ.

В прошлом году этот же коллектив ТПУ разработал для кемеровского заказчика технологию изготовления угольных пеллет, используемых для твердотопливных котлов, в том числе автоматических. Был план поставлять их в Польшу.

© предоставила пресс-служба Томского политеха
Пеллеты – это, по сути, прессованный уголь. Они горят равномерно, не спекаются и не дают шлаковых образований, что позволяет экономить до 30% топлива.
"Они долго не могли найти того, кто разработал бы оптимальный способ сделать пеллеты из некондиционного угля. Обращались в несколько учреждений, одно, например, предложило технологию, при которой брикеты надо было сушить неделю при естественных условиях – для этого требовалось построить ангар величиной с несколько стадионов.

Нам меньше чем за год удалось сделать прочные, устойчивые к стиранию (что важно при транспортировке) и простые в производстве пеллеты. В конце 2020 года получили на них патент. Дальше кемеровчане хотят создавать научно-производственное предприятие с нашим участием. А нам дали следующий заказ – на технологию полукоксования угля, с последующим проектированием мини-завода", – говорит ученый.

© пресс-служба Томского политеха
Роман Табакаев, научный сотрудник Инженерной школы энергетики ТПУ

Повышение добавленной стоимости

Если стоимость угольных пеллет на рынке – около 10 тысяч рублей за тонну, то, например, тонна полукокса стоит уже 16 тысяч. Глубже переработка – выше цена…

Полукокс получается в результате термического нагрева угля в бескислородной среде. Доцент Инженерной школы энергетики ТПУ Сергей Хаустов объясняет "на пальцах":

"Когда мы жарим шашлыки, под мясом иногда начинает полыхать пламя. Это горит не уголь – горят летучие газы, которые выделяются из него в процессе нагрева и взаимодействуют с кислородом. Если проводить термическую обработку без доступа кислорода, то на выходе будет углеродный остаток – практически чистый углерод.

Кокс – это то, что получилось при нагреве порядка 800-900 градусов, полукокс – порядка 500-600. Первый, соответственно, по себестоимости дороже второго. В промышленности при выплавке стали используется кокс, но, поскольку он дорогой, "разбавляют" его более дешевым полукоксом – заменить можно до 20% сырья".

© Администрация Кемеровской области
Поставлять полукокс из Кемерова выгодно – не требуются больших транспортных расходов (как в случае с экспортом), потому что основные потребители – металлургические заводы – находятся в России.
Политехники разработали для кемеровчан оригинальную технологию полукоксования, которую уже проверили на экспериментальной установке мощностью несколько килограмм в час.

"Теперь наша задача – сделать промышленную установку мощностью 100 килограмм в час. Это еще не та мощность, которая им нужна, но это промежуточная стадия между реальным производством 10 тонн в час и лабораторной пробиркой.

Чтобы построить большой завод, инвестору нужно вложить сотни миллионов рублей. Обидно будет потерять их, если при масштабировании что-то пойдет не так. А если мы строим мини-завод, то финансовые риски гораздо меньше. Более того, сначала этот завод появится в "цифре", что еще больше минимизирует риски", – поясняет Роман Табакаев.

© предоставила пресс-служба Томского политеха
Полукокс в 16 раз дороже обычного угля. А если обдать его перегретым паром, получится продукт-сорбент – активированный уголь. Его стоимость на рынке достигает уже 60 тысяч рублей за тонну.

Просчитано машиной

Сейчас завершается подготовка конструкторской документации, с которой дальше будет работать Сергей Хаустов. Который, кстати, в декабре как сотрудник компании Rubius вошел в Топ-100 участников чемпионата по разработке искусственного интеллекта Russian AI Cup 2020. В течение квартала он должен создать математическую модель будущего завода на основе расчетов и уже полученных экспериментальных данных.

"Обычно между идеей и внедрением в производство присутствует такой этап, как создание прототипа. Все чаще между этапами "идея" и "прототип" появляется этап "виртуальный прототип". Мы создаем его с помощью лицензионного программного продукта Ansys Multiphysics, который используется многими известными предприятиями (такими, как BMW, Boeing, Siemens, Shell, Volkswagen).

Несколько лет назад Томский политехнический университет потратил серьезные средства на лицензию, с помощью этого инструмента можно детально моделировать физические законы реального мира – вплоть до того, как при той или иной конструкции ведут себя моли газа. Например, мы строили такие виртуальные копии промышленных котлов отопления", – говорит ученый.

"Математическое моделирование – популярная практика у продвинутых производителей, например, первый "Рено-Логан" пошел в серию исключительно после виртуальных испытаний, то есть без единого предсерийного прототипа, что сэкономило на этапе проектирования почти 20 млн евро", – отмечает Сергей Хаустов.

© пресс-служба Томского политеха
Доцент Инженерной школы энергетики ТПУ Сергей Хаустов
Для того чтобы создать математическую модель, искусственный интеллект должен решить не менее 250 миллиардов уравнений, просчитав буквально каждый сантиметр установки. Когда "паззл" сложится, у заказчика будет максимально продуманный проект, который уже можно реализовывать "в железе".

В свою очередь, когда мини-завод будет физически построен, ученые Политеха создадут его цифровой двойник, чтобы "увидеть" скрытые внутри процессы. В дальнейшем это поможет с минимальными рисками масштабировать производство со 100 килограммов до 10 тонн в час.

17:44
16 апреля 2021 г.
Экс-глава томского СМЭУ обвиняется в получении 1,6 млн руб взяток
16:53
16 апреля 2021 г.
Маршрутный автобус №442 сгорел на Чекистском тракте в Томске
16:03
16 апреля 2021 г.
Томские власти: на Томи могут потребоваться дополнительные взрывы льда
15:12
16 апреля 2021 г.
COVID-19 диагностирован еще у 20 жителей Томской области
15:03
16 апреля 2021 г.
Акатаев: правовых последствий непринятия отчета мэра Томска не будет
14:57
16 апреля 2021 г.
Ратнер предложил депутату Забелину должность в мэрии, но тот отказался
14:09
16 апреля 2021 г.
Уникальная пальма "в шубе" зацвела в ботаническом саду ТГУ
Наверх
Сайт РИА Томск /riatomsk.ru/ содержит информацию, подготовленную Региональным информационным агентством "Томск" (РИА Томск) с территорией распространения – Российская Федерация, зарубежные страны.
РИА Томск зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 06 ноября 2019 г. Свидетельство о регистрации ИА № ФС 77-77122.
Настоящий ресурс может содержать материалы 18+. Материалы, размещенные на правах рекламы, выходят под знаком "реклама". РИА Томск не несет ответственности за партнерские материалы.
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика
ЧИТАЙТЕ
РИА в VK
Главные новости дня в нашей рассылке